Универсальный внешний накопитель для всех iOS-устройств, совместим с PC/Mac, Android
Header Banner
8 800 100 5771 | +7 495 540 4266
c 9:00 до 24:00 пн-пт | c 10:00 до 18:00 сб
0 Comments

Содержание

Простой усилитель на 50 Вт – Усилители на транзисторах – Звуковоспроизведение

 

Николай Трошин

В этой статье я хотел немного с Вами порассуждать, а также поделиться результатами своих экспериментов, которые мне пришлось провести вследствие этих рассуждений.

 

Собирал я некоторое время назад усилитель Линси Худа ( Ультралинейный усилитель класса А ). Не перестаю восхищаться этой замечательной схемой, которая несмотря на свою простоту, обеспечивает высокое качество звука. Однако есть у неё и особенности.
Как удачно выразился один из моих знакомых этот усилитель не только хорошо звучит, но и хорошо отапливает помещение. При 10 Вт выходной мощности – примерно 60 Вт уходит в тепло.
Большая потребляемая мощность приводит к необходимости мощного источника питания, что заметно усложняет и утяжеляет конструкцию, делает её более дорогой.
Использование малогабаритных акустических систем (которые в настоящее время довольно популярны), как правило, обладающих невысокой чувствительностью, приводит к тому, что 10 Вт выходной мощности далеко не всегда хватает для получения необходимой громкости, особенно в области низких частот.

( Впрочем большинство из выше перечисленного относится и к другим усилителям класса А ).
В результате возникла идея попробовать перевести данную схему в более экономичный класс АВ. Это не потребовало больших изменений, но позволило получить гораздо большую выходную мощность. Схема усилителя показана ниже на рисунке.

Диапазон рабочих частот у неё не менее 20…30000 Гц. Выходная мощность на нагрузке 8 Ом – 30 Вт, на нагрузке 4 Ом – 50 Вт. Нелинейные искажения померить точно не было возможности (нет соответствующих приборов), однако оценить все же удалось.
Для этого собрал режекторный фильтр с глубиной подавления около 70 дб, подавил им основную гармонику и наблюдал, что осталось на выходе усилителя осциллографом.
На частоте примерно 2 кГц и на мощностях до 25 Вт (на нагрузке 8 Ом) – гармонические искажения точно ниже 0.1%, а может быть и значительно ниже.

На нагрузке 4 Ом искажения не измерял. Звучит усилитель очень хорошо. Малое число усилительных каскадов способствует минимизации динамических искажений.

Несколько слов о схеме и о деталях.
Все транзисторы, кроме VT1, должны быть на радиаторах. На VT2 – 20 кв.см., на VT3, VT4 – 250 кв.см.(не менее).
Конденсаторы должны быть приличного качества. С5 слюдяной или пленочный.
Резисторы – любой мощности, кроме R7 R8, которые должны быть мощностью – 5вт, а R10, R11 – 2вт.
Поскольку усилительных каскадов мало, транзисторы должны иметь высокий коэффициент усиления.
Не менее: VT1 – 100, VT2 – 80, VT3,VT4 – 100 (при 8 Ом нагрузке) и 150 (при 4 Ом). При меньшем коэффициенте усиления транзисторов выходного каскада, заявленную мощность получить не удастся.

Оценить коэффициент усиления не сложно. Методика эта описана в статье «Простой усилитель класса А». Надо заметить, что транзисторы типа КТ818, КТ819 – имеют довольно большой разброс параметров. Мне встречались транзисторы с коэффициентом усиления (К. ус.) от 25 до 200.
Транзисторов с К. ус. 80…100 – около половины. С К. ус. более 150 – попадаются не часто.
При отсутствии таких транзисторов или нежелании мерить их К. ус. – лучше собрать выходной каскад усилителя на 4-х транзисторах (схема ниже).

Номиналы резисторов R7, R8 нужно увеличить примерно в 5 раз, а их мощность можно уменьшить до 0.25 Вт.
На транзисторы КТ814 КТ815, радиаторы в таком случае не нужны.
Настройка усилителя сводится к установке резистором R2 половины напряжения питания на выходе усилителя (на минусовом выводе С6), и тока покоя выходного каскада – резистором R9, в пределах 20…50 мА.

ВАЖНО:
Перед первым включением надо выставить R9 в нулевое сопротивление. На время настройки бывает полезно в цепь питания включить резистор 1 Ом 5 Вт. Измеряя падение напряжения на нем можно контролировать ток потребления усилителя.

В качестве источника питания, я использовал два трансформатора ТН (разных типов, какие были в наличии) с обмотками на ток не менее 3 А (в стерео варианте не менее 6 А), соединил 6 обмоток по 6.3 В. каждая – последовательно, диодный мост на 10 А и два конденсатора по 4700 мкФ.
Можно собрать усилитель на транзисторах обратной проводимости. Для этого надо поменять полярность питания, всех электролитов и диодов.

В заключение небольшое отступление от темы.
Давно интересовал вопрос насколько справедливо мнение о том, что германиевые усилители звучат лучше кремниевых.
Поставил такой эксперимент:
Собрал два усилителя по схеме из статьи «Германиевый усилитель класса А», которая хорошо себя зарекомендовала.

Один усилитель понятное дело на германии, а второй полностью на кремнии. Коэффициенты усиления выровнял по приборам. Входы усилителей соединил вместе, а к выходам усилителей подключил переключатель, дающий возможность оперативно подключать то один, то другой усилитель к трёхполосной акустической системе приличного качества.
В качестве источника звука использовал CD проигрыватель хорошего уровня и CD диски с европейским качеством записи.

Прослушивались фрагменты различных произведений: классическая музыка, опера, хороший вокал, современная группа стиля «метал» (мелодичные композиции с отдельно звучащими инструментами и хорошим вокалом). В качестве слушателей пригласил троих человек, два из которых с музыкальным образованием и хорошим слухом.

Результаты такие:
1. Все слушатели отмечали высокое качество звучания обоих усилителей.

2. Никакой разницы в звучании германиевого и кремниевого усилителя ни я, ни мои слушатели не заметили.
Еще меня приятно удивило следующее. Один из этих моих слушателей некоторое время назад был на концерте той самой «металлической» группы, приезжавшей на гастроли в Россию. По его мнению, звучание моих усилителей лучше чем то, что он слышал на концерте.
 

 

Схема усилителя мощности на полевых транзисторах МОСФИТ

   СХЕМА УСИЛИТЕЛЯ МОЩНОСТИ МОСФИТ

   

        Не смотря на примитивную схемотехнику данный усилитель мощности имеет довольно не плохие характеристики, приятное звучание и в середине восьмидесятых был запатентован (инфа по номеру патентаи и автору погибла вместе с жестким диском – пардон). С тех пор элементная база изменилась довольно сильно и схему получилось упростить сохранив саму идею и получив лучшие характеристики без снижения надежности. Принципиальная схема усилителя мощности с использованием полевых транзисторов в оконечном каскаде приведена на рисунке 1.


Рисунок 1 Усилитель мощности МОСФИТ. Принципиальная схема УВЕЛИЧИТЬ

    Усилитель имеет 4 подмодификации, отличающиеся друг от друга выходной мощностью и может на нагрузк 4 Ома выдавать 100, 200, 300 и 400 Вт. Конструктивно усилитель выполнен на печатной плате, причем сколько ватт выдаст усилитель зависит именно от длины платы, поскольку плата выполнена таким образом, что позволяет изменять количество устанавливаемых оконечных транзисторов.
    Данный усилитель мощности имеет предварительный буферный усилитель напряжения, выполненый на операционном усилителе TL071 и двукаскадный двухтактный усилитель мощности – именно мощности, поскольку производится усиление и по току и по напряжению.

Схемотехника выходного каскада построена таким образом, что по сути представляет собой два независимых усилителя – для положительной полуволны звукового сигнала (VT1 – драйвер, VT3, VT5, VT7, VT9 – оконечники) и для отрицательной полуволны (VT2 – драйвер, VT4, VT6, VT8, VT10 – оконечники). Оба усилителя охвачены своими местными отрицательными обратными связями: R13-R9 и R14-R10, от соотношения номиналов этих резисторов и зависит коф усиления данного каскада. В данном случае он выбран таким образом, чтобы получить минимальные искажения в этом каскаде и менять номиналы не рекомендуется (R13 и R14 – лучше не менять, R9 и R10 могут быть от 27 до 43 Ом, оптимально – 33 или 39 Ом). Поскольку последний каскад усилителя работает в усилительном режиме, то входя в режим насыщение сопротивление между выходом усилителем и источником питания становится мнимально возможным (0,2-0,5 Ома).
Именно это позволяет усилителю по отношению к традиционным усилителям с эмиттерными повторителями на выходе иметь значительно больший КПД, поскольку амплитуда выходного сигнала практически от напряжения питания отличается на пару вольт в отличии от усилителей с эмиттерными повторителями на выходе (рисунок 2-а амплитуда выходного сигнала данного усилителя, 2-б – амплитуда усилителя мощности VL).


Рисунок 2-а

Рисунок 2-б

    Кроме местной отрицательной обратной связи (ООС) весь усилитель охвачен другой веткой ООС – R32-R2, от номиналов которой зависит коф усиления всего усилителя. В данном случае коф усиления при этих номиналах равен Ku = R32 / (R2 + 1) . При указананных на схеме номиналах коф усиления составляет примерно 48 раз или чуть больше 33 дБ, а уровень THD не превышает 0,04% при выходной мощности 300 Вт (4 пары оконечных транзисторов и питание ±65 В).


    Перечень необходимых для самостоятельной сборки усилителя мощности элементов сведен в таблицу:

C4,C3 = 2 x 470.0u х 25V
C9,C10 = 2 x 470.0u x 100V
C6,C7,C2 = 3 x 1.0u x63V
C5 = 1 x 100p
C1 = 1 x 680p
C8 = 1 x 0.1u

R1,R32 = 2 x 47k
R23,R22,R27, R26,R31,R30,R19,R18 = 8 x 5W 0.33
R20,R21,R24, R25,R28,R29,R15,R17 = 8 x 39
R13,R14 = 2 x 820
R9,R10 = 2 x 0.5W 33
R11,R12 = 2 x 0.5W 220
R7,R8 = 2 x 22k
R5,R6 = 2 x 2k
R3,R4 = 2 x 1W-2W 2.7k
R2 = 1 x 1k
R16 = 1 x 1W-2W 3.6

VD2,VD1 = 2 x 15V (стабилитроны на 1,3W)

VD3,VD4 = 2 x 1N4148

VT1 = 1 x BD139
VT2 = 1 x BD140
VT6,VT8,VT10,VT4 = 4 x IRFP240
VT5,VT7,VT9,VT3 = 4 x IRFP9240

X1 = 1 x TL071
X2 = 1 x 4.7k

Усилитель мощности на полевых транзисторах МОСФИТ усилитель на полевых транзисторах для сабвуфера простой усилитель мощности самостоятельная сборка усилителя мощности на полевых транзисторах

    Чертеж печатной платы в формате LAY можно скачать здесь, расположение деталей на плате показано на рисунке 3.


Рисунок 3 Расположение деталей на печатной плате усилителя мощности МОСФИТ УВЕЛИЧИТЬ
ВЗЯТЬ В ФОРМАТЕ LAY

    Внешний вид собранного варианта усилителя мощности на 400 Вт с полевыми транзисторами IRFP240 и IRFP9240 показан на рисунке 4. На плате установлены оригинланые транзисторы и подбирать их по параметрам практически не пришлось – было достаточно, что они из одной партии. В данном усилителе мощности одинаковоть параметров наиболее актуальна, поскольку транзисторы работают в усилительно режиме.


Рисунок 4 Внешний вид усилителя мощности МОСФИТ на 400 Вт

    Как видно из фотографии оконечные транзисторы установлены не совсем традиционно – они развернуты внутрь платы и крепятся к теплоотводу через имеющиеся в плате отвертия, диаметр которых позволяет пропустить через них крепеж вместе с головкой (винты или саморезы диаметром 3 мм). Такая компjновка позволила существенно сократить размеры печатной платы усилителя.
    Из особеностей усилителя так же следует отметить, что фланцы оконечных транзисторов соеденены между собой и выходом усилителя, поэтому при использовании небольших теплоотводов с принудительным охлаждением можно не использовать диэлектрические прокладки а изолировать радиатор от корпуса. При использование теплоотводов с естественной конвекцией воздуха размеры теплоотвода уже становяться довольно большими и подавать на них выход усилителя не рекомендуется – слишком большие наводки он будет создавать, что при неудачном монтаже плат в корпусе может вызвать возбуждение усилителя даже не смотря на его довольно жесткую устойчивость.

        На рисунке 5 и 6 приведены схемы усилителя с картами напряжений для варианта усилителя на 200 Вт при напряжении питания усилителя ±45 В и двумя парами оконечных транзисторов и усилителя на 400 Вт при напряжении питания ±65 В. Оба варианта нагружены на эквивалент акустической системы (желтый прямоугольник) и используют в качестве источника питания не идеальные источники питания, имеющие свое собственное сопротивление.


Рисунок 5 Карта напряжений усилителя мощности на 200 Вт и питании ±45В


Рисунок 6 Карта напряжений усилителя мощности на 400 Вт и питании ±65В

    Пожалуй стоит заметить, что в модели использовались транзисторы IRF640-IRF9640, как ближайшие аналоги IRFP240-IRFP9240, но с меньшей мощностью рассеиваниея кристалом тепла, поскольку имеют корпус ТО-220 против ТО-247. Тем не менее IRF640-IRF9640 в симмуляторе полностью справились с возлагаемыми на них задачами, а так же могут быть использованы в усилителе в качестве оконечных транзисторов. Однако, при использовании корпусов ТО-220 не следует забывать, что можность одного корпуса ТО-220 не должна превышать 60 Вт, в отличии от корпуса ТО-247 – до 100-120 Вт. Другими словами – при использовании в качестве оконечных транзисторов IRF640-IRF9640 с усилителя с четырмя парами снимать более 240 Вт не рекомендуется.
    На рисунках 7 и 8 схемы усилителей с картами токов, потекающих через каждый элемент усилителя в режиме покоя (входной сигнал отсутствует).


Рисунок 7 Карта токов усилителя мощности при напряжении питания ±45 В.


Рисунок 8 Карта токов усилителя мощности при напряжении питания ±65 В.

    Ток покоя оконечного каскада следует выставлять в пределах 30-40 мА – этого вполне достаточно для полного исчезновения искажений “ступенька” и технологического запаса на повышение напряжения питания. Пожалуй об этом стоит сказать отдельно:
    Данный усилитель не имеет ни каких токостабилизирующих цепочек, следовательно при изменении напряжения питания будут изменяться и режимы работы оконечного каскада – при увеличении питания ток покоя будет увеличиваться, при снижении – уменьшаться. Особого значения это не имеет, если напряжение сети изменяется в пределах 5% или для усилителя используется стабилизированный блок питания, но если напряжение питания сети снизится на 10 %, что на перефирии случается довольно часто, то на выходе усилителя уже гарантированно появится ступенька, а если повысится на 10%, то ток покоя уже будет составлять 0,45 А, а выделяемая на каждом транзисторе мощность (при питании ±65 В + 10% и четырех парах оконечников) составит порядка 30 Вт, что в итоге вызовет выделение тепла порядка 200 Вт, причем это на холостом ходу.
    Именно по этой причине рекомендуется этот усилитель использовать в качестве широкополосного при не изменном напряжении питания, либо в качестве усилителя для сабвуфера и установкой тока покоя в пределах 15-20 мА. При снижении питания появившуюся “ступеньку” низкочастотная динамическая головка просто не в состоянии воспроизвести за счет инерционности дифузора, а при повышении ток покоя останеться в пределах допустипого и такого сильного разогрева теплоотвода не произойдет.
    В качестве термостабилизирующих элементов используются диоды VD3-VD4, которые могут быть установлены как на радиатор, так и оставаться на печатной плате – мгновенного разогрева все равно не происходит, поэтому скорости разогрева платы, установленной над радиатором вполне хватает. На рисунке 8 показаны тока, протекающие в каскадах при температуре 20°С, а на рисунке 9 – при температуре 60°С, т.е. температура увеличилась в 3 раза.


Рисунок 8 Токи в каскадах усилителя мощности при температуре 20°С


Рисунок 9 Токи в каскадах усилителя мощности при температуре 60°С

    Поскольку оконечный каскад усилителя имеет свой собственный коф усиления ОЧЕНЬ важно обеспечить на входе этого каскада напряжение максимально приблежонное к нулю, поскольку как видно из рисунков 5 и 6 постоянное напряжение на выходе операционного усилителя величиной в 13 мВ на выходе усилителя уже приобретает величину в 66 мВ, т. е. увеличивается практически в 5 раз. Микросхемы от различных производителей имеют разное напряжение постоянной составляющей на выходе усилителя соответсвенно будет тоже отличаться довольно значительно и если постоянное напряжение на выходе усилителя больше 0,05-0,08 В, то придется либо искать микросхему другого типа, либо другого производителя, причем не гарантия, что новая микросхема будет по этим параметрам лучше той, которая уже стоит.
    Поэтому стоит обратиться в даташнику на TL071, в котором имеется принципиальная схема самого операционного усилителя. Изучив внимаетльно описание становится понятным, что производитель предусмотрел подобную ситуацию и вполне разумно вывел точки балансировки на выводы микросхемы (выводы 1 и 5 рисунка 10).


Рисунок 10 Принципиальная схема операционного усилителя TL071

    Подстроечный резистор лучше выбрать многооборотным и установить его непосредственно на корпус микросхемы распаяв выводы резистора на балансирующие выводы микросхемы, а движок резистора соединить с минусовым выводом питания.
    Мнение о том, что постоянное напряжение может возникать из за разбросов параметров транзисторов драйверного каскада не совсем верно. Усилитель мощности охвачен довольно хорошей ООС и посотянное напряжение остается не изменным даже при использовании не комплементарных пар в драйверном каскаде, а так же при отличии номаналов резисторов R9 и R10 на 10 % относительно необходимых (R9 составлял 36 Ом, а R10 – 30 Ом). Во всех экспериментах только увеличивался уровень THD, но ни как не изменялась величина постоянного напряжения на выходе усилителя.
    Модели для МИКРОКАП-8 можно взять ЗДЕСЬ.

 

        Несколько слов об ошибках монтажа:
    В целях улучшения читаемости схем расмотрим усилитель мощности с двумя парами оконечных полевых транзисторов и питании ±45 В.
    В качестве первой ошибки попробуем “запаять” стабилитроны VD1 и VD2 не правильной полярностью (правильное включение показано на рисунке 11). Карта напряжений приобретет вид, показанный на рисунке 12.


Рисунок 11 Цоколевка стабилитронов BZX84C15 (впрочем и на диодах цоколевка такая же).


Рисунок 12 Схема усилителя с картой напряжений при неправильном монтаже стабилитронов VD1 и VD2.

    Данные стабилитроны нужны для формирования напряжения питания операционного усилителя и выбраны на 15 В исключительно из за того, что это напряжение является для данного операционного усилителя оптимальным. Работоспособность без потери качества усилитель сохраняет и при использовании рядом стоящих по линейке номиналов – на 12 В, на 13 В, на 18 В (но не более 18 В). При неправильном монтаже вместо положенного напряжения питания опреционный усилитель получает лишь напряжение падения на n-p переходе стаблитронов. Ток покая регулируется нормально, на выходе усилителя присутсвует небольшое постоянное напряжение, выходной сигнал отсутсвует.
    Так же возможен не правильный монтаж диодов VD3 и VD4. В этом случае ток покоя ограничивается лишь номиналами резисторов R5, R6 и может достигать критической величины. Сигнал на выходе усилителя будет, но довольно быстрый нагрев оконечных транзисторов однозначно повлечет их перегрев и выход усилителя из строя. Карта напряжений и токов дляэтой ошибки показаны на рисунка 13 и 14.


Рисунок 13 Карта напряжений усилителя при неправильном монтаже диодов термостабилизации.


Рисунок 14 Карта токов усилителя при неправильном монтаже диодов термостабилизации.

    Следующей популярной ошибкой монтажа может быть неправильный монтаж транзисторов предпоследнего каскада (драйверов). Карта напряжений усилителя в этом случае приобретает вид, показанный на рисунке 15. В этом случае транзисторы оконечного касада полностью закрыты и на выходе усилителя наблюдается отсутсвие каких либо признаков звука, а уровень постоянного напряжения максимально приближен к нулю.


Рисунок 15 Схема усилителя с картой напряжений при неправильном монтаже транзисторов драйверного каскада.

    Далее самая опасная ошибка – попутаны местами транзисторы драйверного каскада, причем цоколевка тоже попутана в следствии чего прилагаемое к выводам транзисторов VT1 и VT2 является верным и они работают в режиме эмиттерных повторителей. В этом случае ток через оконечный каскад зависит от положения движка подстроечного резистора и может быть от 10 до 15 А, что в любом случае вызовет перегрузку блока питания и быстрый разогрев оконечных транзисторов. На рисунке 16 показаны токи при среднем положении подстроечного резистора.


Рисунок 16 Карта токов при неправильном монтаже транзистров драйверного каскада, цоколевка тоже попутана.

    Запаять “наоборот” вывода оконечных полевых транзисторов IRFP240 – IRFP9240 врядли получится, а вот поменять их местами получается довольно часто. В этом случае установленные в транзисторах диоды получаются в нелегкой ситуации – прилагаемое к ним напряжение имеет полярность соответсвующую их минимальному сопротивлению, что вызывает максимальное потребление от блока питания и как быстро они выгорят больше зависит от удачи чем от законов физики.
    Фейверк на плате может случиться еще по одной причине – в продаже мелькают стабилитроны на 1,3 Вт в корпусе таком же как у диодов 1N4007, поэтому перед монтажом стабилитронов в плату, если они в черном корпусе стоит повнимательней ознакомиться с надписями на корпусе. При монтаже вместо стабилитронов диодов напряжение питания операционного усилителя ограничено лишь номиналами резисторов R3 и R4 и потребляемым током самого операционного усилителя. В любом случае получившаяся величина напряжения значительно больше максимального напряжения питания для данного ОУ, что влечет его выход из строя иногда с отстрелом части корпуса самого ОУ, ну а дальше возможно появление на его выходе постоянного напряжения, близкого в напряжению питания усилителя, что повлечет появление постоянного напряжения на выходе самого усилителя мощности. Как правило оконечный каскад в этом случае остается работоспособным.
    Ну и на последок несколько слов о номиналах резисторов R3 и R4, которые зависят от от напряжения питания усилителя. 2,7 кОм является наиболее универсальным, однако при питании усилителя напряжением ±80 В (только на 8 Ом нагрузку) данные резисторы будут рассеивать порядка 1,5 Вт, поэтому его необходимо заменить на резистор 5,6 кОм или 6,2 кОм, что снизит выделяемую тепловую мощность до 0,7 Вт.


Э   К   Б BD135;  BD137  

З   И   С IRF240 – IRF9240

    Данный усилитель заслуженно обрел своих поклоников и начал обретать новые версии. Прежде всего изменению подверглась цепочка формирования напряжения смещения первого транзисторного каскада. Кроме этого в схему была введена защита от перегрузки.
    В результате доработок принципиальная схема усилителя мощности с полевыми транзисторами на выходе приобрела следующий вид:


УВЕЛИЧИТЬ

    Варианты печатной платы приведены в графическом формате (необходимо масштабировать). Автором данной печатной платы являюсь не я, поэтому в формате LAY у меня ее нет.

 

 

 

 

    Внешний вид получившейся модификации усилителя мощности приведен на фотографиях ниже:

    Осталось в эту бочку меда плескануть ложку дегтя…
    Дело в том, что используемые в усилителе полевые транзисторы IRFP240 и IRFP9240 прекратила выпуск фирма разработчик International Rectifier (IR), которая прилагала больше внимания к качеству выпускаемой продукции. Основная проблема этих транзисторов – они разрабатывались для использования в источниках питания, но оказались вполне пригодными для звуковой усилительной аппаратуре. Повышенное внимание к качеству выпускамых компонентов со стороны International Rectifier позволяло не производя подбор транзисторов включать параллельно несколько транзисторов не беспокоясь об отличиях характеристик транзисторов – разброс не превышал 2%, что вполне приемлемо.
    На сегодня транзисторы IRFP240 и IRFP9240 выпускаются фирмой Vishay Siliconix, которая не так трепетно относится к выпускаемой продукции и параметры транзисторов стали пригодными лишь для источников питания – разброс “коф усиления” транзисторов одной партии превышает 15%. Это исключает параллельное включение без предварительного отбора, а количество протестированных транзисторов для выбора 4 одинаковы переваливает несколько десятков экземпляров.
    В связи с этим перед сборкой данного усилителя прежде всего следует выяснить какой фирмы транзисторы вы может достать. Если в Ваших магазинах в продаже Vishay Siliconix, то настоятельно рекомендуется отказаться от сборки данного усилителя мощности – Вы рискуете довольно серьезно потратиться и ни чего не добиться.
    Однако и работа по разработке “ВЕРСИИ 2” этого усилителя мощности и отсутствие приличных и не дорогие полевых транзисторов для выходного каскада заставили немного поразмышлять над будущим этой схемотехники. В результате был смоделирована “ВЕРСИЯ 3”, использующая вместо полевых транзисторов IRFP240 – IRFP9240 фирмы Vishay Siliconix биполярную пару от TOSHIBA – 2SA1943 – 2SC5200, которые на сегодня еще вполне приличного качества.
    Принципиальная схема нового варианта усилителя вобрала доработки “ВЕРСИИ 2” и притерпела изменения в выходном каскаде, позволив отказаться от использования полевых транзисторов. Принципиальная схема приведена ниже:


Принципиальная схема усилителя с использованием полевых транзисторов в качестве повторителей УВЕЛИЧИТЬ

    В данном варианте полевые транзисторы сохранились, но они используются в качестве повторителей напряжения, что существенно разгружает драйверный каскад. В систему защиты введена небольшая положительная связь, позволяющая избежать возбуждение усилителя мощности на границе срабатывания защиты.
    Печатная плата так и не была разработана до финального варианта, поэтому только могу предложить график измерения THD, полученный МИКРОКАП. Подробнее о данной программе можно почитать ЗДЕСЬ.

        Так же были проведены тесты с использованием одной пары полевиков в оконечном каскаде типа IRF630-IRF9630 и питанием от ±20 вольт. Усилитель позиционировался как усилитель для наушников и показал превосходнийшие результаты – качество звучания впечатлило, прослушивалось на наушниках Sennheiser HD 558 (брал у знакомого) и аудикарте ASUS Xonar DX (это уже своя). Детализация просто потрясающая, ни где ни чего не зажато. В общем пока сидел в наушниках пол закапал слюной, но мне пока такие не по карману…

   

ПРЕДВАРИТЕЛЬНЫЕ УСИЛИТЕЛИ
УСИЛИТЕЛИ МОЩНОСТИ НА МИКРОСХЕМАХ
УСИЛИТЕЛИ МОЩНОСТИ НА ТРАНЗИСТОРАХ

   

 


Адрес администрации сайта: [email protected]
   

 

Схема простого Hi-Fi усилителя мощности » Паятель.Ру


Несмотря на простую схему при полном отсутствии микросхем, этот усилитель обладает достаточно высокими характеристиками аудиотехники Hi-Fi класса.
Усилитель сделан по трехкаскадной схеме, работающей в классе АВ. Гальваническая связь всех каскадов позволила охватить весь усилитель петлей широкополосной (начиная с нуля Герц) отрицательной последовательной обратной связи по напряжению, и обеспечить, тем самым, высокую стабильность режимов работы усилителя при значительных изменениях питающего напряжения и температуры окружающей среды.


Технические характеристики Hi-Fi усилителя:

1. Номинальная / максимальная выходная мощность на нагрузке 4 Ом……16 Вт / 20 Вт.
2. Номинальная чувствительность…… 0,32В.
3. КНИ на частоте 1 кГц не более……….0,25%
4. Полоса пропускания при неравномерности характеристики не более 2 дб.. 20…20000 Гц.
5. Отношение сигнал/фон не менее….. 80 дб.

Напряжение обратной связи снимается с эмиттеров выходных транзисторов и через резистор R9 поступает на эмиттер транзистора VT1. Вторая петля ООС через резистор R10 введена для уменьшения влияния конденсатора С5 на выходное сопротивление усилителя. В тоже время, она дополнительно снижает КНИ и фон.

Напряжение смещения на базы выходных транзисторов поступает с диода VD2, включенного в цепь коллектора транзистора VT2. Нелинейность вольт-амперной характеристики диода и её зависимость от температуры окружающей среды используется для стабилизации температурного режима выходного каскада (на плате VD2 должен находится в тепловом контакте с радиаторами транзисторов VT3 и VT4).

Конденсатор С4 предотвращает самовозбуждение УМЗЧ на высоких частотах, резистор R11 предотвращает нарушение режима работы в случае обрыва в цепи нагрузки. Высокое быстродействие транзисторов и их малое количество способствует снижению динамических искажений.

Источник питания — не стабилизированный, однополярный. Транзистор КТ3102Г можно заменить на КТ3102Е или на КТ342Г. Транзистор КТ630 — на КТ807, он установлен на небольшой пластинчатый радиатор. Выходные транзисторы имеют радиаторы площадью поверхности не менее 100 см2 каждый.

Налаживание сводится к симметрированию проходной динамический характеристики путем подбора номиналов резисторов R1 и R2. При этом постоянное напряжение на эмиттерах выходных транзисторов должно установиться на уровне, равном половине напряжения питания. Кроме того, диод VD2 нужно подобрать таким образом, чтобы не нем падало 0,9В. В крайнем случае можно включить дополнительный резистор последовательно или параллельно этому диоду.

При снятии частотной характеристики за установочные берутся частоты — 40 Гц, 1000Гц и 20000 Гц.

8 Структурная схема усилителя – СтудИзба

§ 3. Структурная схема усилителя

Структурной называется схема, на которой прямоугольниками или условными графическими обозначениями показаны основные части устройства, выполняющие определенные функции, и основные взаи­мосвязи между ними.

Рассмотрим упрощенную структурную схему усилителя — схему соединения его каскадов (рис. 1а). Обычно усиление сигнала, соз­даваемое одним каскадом, оказывается недостаточным; поэтому при­меняют многокаскадные схемы усилителей.

                                                                                      Сеть

Рис.  1.  Упрощенная структурная схема усилителя   (а)  и примерная структура стационарного усилительного устройства  киноустановок  (б)

каскадом, подается на вход второго, с выхода второго — на вход треть­его и т. д., т. е. осуществляется последовательное усиление сигнала цепочкой каскадов.

Вход первого каскада является входом усилителя, а выход послед­него — выходом усилителя.

Рекомендуемые файлы

Техническое задание

Инженерия требований и спецификация программного обеспечения

FREE

Маран Программная инженерия

Программаня инженерия

Вариант 10 – ЛР №2, 3, 7, 8, 11, 12, 15

Безопасность жизнедеятельности (БЖД и ГРОБ)

Лабораторные работы №1,2,7,8,9,11,12 4 и 420 вариант

Безопасность жизнедеятельности (БЖД и ГРОБ)

С1-89 – Вариант 1 и 4

Детали машин

FREE

Заполненные лабы 2,3,5,6,7,8,9,10,14,15

Материаловедение

На вход усилителя включаются источники сигнала: фотоэлектрон­ный умножитель или фотодиод при воспроизведении фотографической фонограммы, воспроизводящая магнитная головка при воспроизве­дении магнитной фонограммы, звукосниматель при воспроизведе­нии грамзаписи, микрофон при усилении речи оратора или пере­водчика (при демонстрировании недублированных иностранных фильмов), а также при записи речи и музыки.

На выход усилителя включается внешняя нагрузка: громкогово­ритель или телефон при воспроизведении звука, магнитная головка записи или модулятор света при магнитной или фотографической за­писи звука, рекордер при механической записи, осциллограф для на­блюдения или фотографирования сигнала и т. д.

Для любого- каскада, кроме первого, источником сигнала служит предыдущий каскад, а нагрузкой для всех каскадов, кроме послед­него, — входная цепь следующего каскада.

Каскады могут иметь различное назначение — усиление напря­жения, тока или мощности (в зависимости от того, какая из этих ве­личин сигнала должна быть доведена до определенного уровня, чтобы привести в действие следующий каскад или нагрузку).

Следует иметь в виду, что в процессе усиления мощность всегда увеличивается, но при усилении напряжения или тока ее величина не имеет значения.

Последний каскад, отдающий в нагрузку требуемую мощность, называется оконечным. Для приведения его в действие служит предоконечный каскад (драйвер), который в зависимости от режима око­нечного каскада может быть либо усилителем мощности, либо усили­телем напряжения.

Для увеличения напряжения от величины, которую создает источ­ник сигнала на входе, до величины, требуемой на входе предоконечного каскада, служат каскады предварительного усиления напряже­ния.

В комплектах звуковоспроизводящей аппаратуры киноустановок, выполненных по блочному принципу, часть каскадов предваритель­ного усиления напряжения выделяют в конструктивно самостоятель­ный предварительный усилитель, а остальные каскады вместе с предоконечным и оконечным — в отдельный оконечный усилитель. Между этими усилителями включается выносной регулятор громкости, на­ходящийся на пульте в зрительном зале.

Эти блоки вместе с источником питания составляют усилительное устройство.

 

ОСНОВНЫЕ ТЕХНИЧЕСКИЕ ПОКАЗАТЕЛИ УСИЛИТЕЛЯ

Усилитель характеризуется рядом технических показателей, по которым можно судить о его усилительных, энергетических и эксплу­атационных свойствах и качестве передачи сигнала. Основные из них: коэффициент усиления, входное и выходное сопротивления, номи­нальная (паспортная) выходная мощность, потребляемая мощность, коэффициент полезного действия, чувствительность, диапазон частот, искажения, динамический диапазон и уровень помех.

Кроме этого всякий усилитель характеризуется надежностью, ста­бильностью, устойчивостью, массой, габаритами, конструктивными и эксплуатационными особенностями.

КОЭФФИЦИЕНТЫ УСИЛЕНИЯ

Для количественной оценки усилительных свойств устройства пользуются понятием 6 коэффициенте усиления.

Поскольку сигнал (электрические колебания) характеризуется величиной мощности, напряжения и тока, различают соответственно три коэффициента усиления.

Коэффициент усиления мощности Крпоказывает, во сколько раз мощность сигнала на выходе усилителя больше, чем на входе:

Коэффициентом усиления напряжения /(„, или сокращенно, коэффициентом усиления К, называется отношение напряжения сигнала на выходе к напряжению на входе.

 

Аналогично определяется коэффициент усиления тока Ki как от­ношение выходного тока сигнала к входному:

 

По определению сущности процесса усиления коэффициент усиле­ния мощности всегда больше единицы, в то время как коэффициенты усиления напряжения или тока, могут быть меньше единицы; иногда их в этом случае называют коэффициентами передачи напряжения или тока.

При активном сопротивлении нагрузки Рвых = Uвых/Iвых; соответ­ственно при активном входном сопротивлении усилителя Pвх = UBXIBX; тогда коэффициент усиления мощности равен произведению:  КрKuKi.

Работу усилителей звуковой частоты принято анализировать и ис­следовать при синусоидальном сигнале на входе.


Для многокаскадного усилителя коэффициент усиления равен произведению коэффициентов усиления его каскадов:

Во всех приведенных соотношениях коэффициент усиления опре­деляется, как отвлеченное число.

Более удобны логарифмические единицы измерения — децибелы, в которых могут быть выражены не только коэффициенты усиления и их изменения, но и другие относительные величины.

Логарифмические единицы были введены в связи с психофизиоло­гическими особенностями восприятия человеком внешних раздраже­ний, действующих на его органы чувств: ощущение пропорционально логарифму раздражения. Например, восприятие громкости звука про­порционально логарифму звукового давления, а восприятие яркости изображения   пропорционально  логарифму   освещенности.   Поэтому изменения звукового давления в одно и то же число раз независимо от абсолютных величин воспринимаются человеком как одинаковые приращения   громкости.

Чтобы выразить отношение двух величин в логарифмических еди­ницах, надо измерить его единицами, пропорциональными логарифму этого отношения. отношение мощностей в логарифмических единицах на­звано в честь ученого Бела — белами. Удобнее использовать более мелкие единицы—децибелы (дБ)

Таким образом,   коэффициент   усиления мощности в децибелах:

Чтобы выразить в децибелах отношение напряжений или токов, надо брать 20 логарифмов этого отношения, учитывая, что отношение мощностей пропорционально квадрату отношения напряжений или токов (при условии равенства сопротивлений), а при логарифмиро­вании степени показатель степени служит множителем при логарифме основания.

Поэтому

Мостовой усилитель / Аудиотехника / Сообщество EasyElectronics.ru

В предыдущих постах мы рассматривали структурные схемы усилителей низкой частоты и методы повышения их выходной мощности. Мы увидели, что максимальная амплитуда напряжения сигнала на нагрузке не может превысить половины напряжения питания усилителя и его выходная мощность ограничена соотношением
Pвых = (Eп / 2)2 / (2 х Rн) = Eп2 / (8 х Rн),
Где Eп – напряжение питания усилителя, Rн – сопротивление нагрузки (динамика).
Это огрничение вытекает из законов физики и его в рассмотренных схемах нельзя преодолеть.
Увеличить выходную мощность возможно, используя два одинаковых усилителя, работающих на одну и ту же нагрузку. Причем усилители надо включить так, чтобы один усилитель был подключен к одному ее выводу, а другой – ко второму, сами усилители должны работать в противофазе.

При этом, когда на выходе правого усилителя напряжение будет снижаться, на выходе левого – повышаться. В этом случае максимальная амплитуда напряжения на выводах нагрузки будет равна всему напряжению питания усилителей, и на ней будет выделяться мощность
Pвых = Eп2 / (2 х Rн) – в четыре раза больше, чем при использовании одиночного усилителя.
Такая схема усилителя называется мостовой и позволяет при низком напряжении питания усилителя получить большую мощность.
Для обеспечения ее нормальной работы внутренняя схема стабилизации поддерживает одинаковыми постоянные напряжения на выходах усилителей, что исключает протекание постоянного тока через нагрузку.

Хочу отметить, что в этой схеме выходные транзисторы работают в более тяжелом режиме, так как ток в нагрузке в два раза больше, чем в нагрузке одиночного усилителя. Соответственно, они должны его выдержать.
В качестве фазоинвертора можно использовать либо каскад на одиночном транзисторе

либо на дифференциальном усилителе

Мостовая схема очень часто применяется в усилителях с низким (в основном, батарейным) напряжением питания. Например на нагрузке 4 Ом при напряжении питания 3 В можно получить мощность более 0,5 Вт, при 12 В – 12,5 Вт.
Такие усилители выпускаются для широкого диапазона питающих напряжений и выходных мощностей. Большим их преимуществом является отсутствие выходных конденсаторов и минимальная обвязка. Ниже приведена схема включения усилителя TDA7050 из ее Datasheet-а.

При напряжении питания 3 В он отдает 0,14 Вт на нагрузку 32 Ома (корпус DIP8 или SO8)), аналогичный усилитель TDA7052 – 1,2 Вт на нагрузку 8 Ом при напряжении питания 6 В (DIP8).
А у TDA7052А (DIP8, SO8) даже встроен электронный регулятор громкости. То же, но при больших выходных мощностях у TDA7053A (2 x 1 Вт при 6 В, DIP16) и TDA7056A (5Вт при 12 В).
Наибольшее распространение мостовые усилители получили в автомобильных приемниках, когда при низком напряжении – 14,4 В (напряжение в автомобильной сети) нужно получить большую мощность.
Например четырехканальная микросхема TDA 7385 позволяет получить по 15Вт мощности на канал при коэффициенте нелинейных искажений 1% (до 35 Вт при 10%),

а из TDA7375 можно сделать три варианта усилителей, в том числе стереоусилитель с отдельным каналом для сабвуфера



На одной из таких микросхем – TDA7374 я несколько лет назад сделал усилитель мощности, который встроил в 5” отсек компьютера, подал питание от его БП (12 В) и использовал на корпоративах. Выходной мощности 10 Вт на канал хватало вполне.

Усилители мощности

Все рассмотренные нами усилители относятся к категории усилителей на­пряжения, их основное назначение — получение максимального размаха выходного напряжения. Когда требуется большая выходная мощность, например для «раскачки» мощных громкоговорителей или антенн или питания электродвигателей, применяются усилители мощности. Они ха­рактеризуются высоким коэффициентом усиления по мощности, который достигается за счет высоких коэффициентов усиления по напряжению и по току.


       
 

Рис. 30.8. Влияние отвода от первичной обмотки трансформатора в    резонансном контуре. Первичная обмотка L3 играет роль автотрансформатора.

 
 

Рис. 30.9. Транзисторный усилитель мощности звуковой частоты с заземленным эмиттером.

 
 

На рис. 30.9 приведена базовая схема выходного транзисторного каска­да с эмиттером, заземленным по переменному току. Для получения не­искаженного выходного сигнала усилитель должен работать в режиме класса А. КПД такого усилителя мощности очень мал из-за большого тока, потребляемого от источника питания. От этого усилителя можно получить только небольшую мощность. Его можно использовать в авто­мобильном радиоприемнике, где величина потребляемого тока не имеет значения.

Двухтактный режим работы

Двухтактные выходные каскады почти повсеместно используются в со­временных транзисторных усилителях. Двухтактный усилитель содер­жит два транзистора, работающих в режиме классаВ, каждый из кото­рых обеспечивает усиление только одного полупериода входного сигнала.

Двухтактный усилитель с использованием двух идентичных транзисторов

На рис. 30.10 показана упрощенная схема двухтактного усилителя. Эмиттерные переходы транзисторов имеют нулевое напряжение смещения, по­этому каждый из транзисторов проводит ток только в одном из двух чере­дующихся полупериодов входного сигнала. Входной трансформатор Tp1 с отводом от средней точки вторичной обмотки работает как расщепитель фазы.

Рис. 30.10. Двухтактный усилитель мощности с двумя идентичными транзи­сторами и трансформаторным расщепителем фазы.

Два равных и противоположных по знаку (противофазных) сигнала формируются в каждом полупериоде на половинах вторичной об­мотки этого трансформатора: сигнал Va, находящийся в фазе с входным сигналом, и сигнал Vb, противофазный входному сигналу. В то время как положительный полупериод сигнала Vaсоответствует положительному периоду входного сигнала, положительный полупериод сигнала Vbсоот­ветствует отрицательному полупериоду входного сигнала. Транзисторы T1 и T2 открываются, когда потенциал базы транзистора становится по­ложительным по отношению к потенциалу эмиттера. Таким образом, транзистор T1 открыт в течение положительного полупериода сигнала Va. При этом через него протекает ток i1 от эмиттера к коллектору и далее через верхнюю половину первичной обмотки выходного трансфор­матора Tp2 к источнику питания VCC. Этот ток создает положитель­ный полупериод выходного сигнала на вторичной обмотке трансформато­ра Tp2. Транзистор T2 открыт в положительном полупериоде сигнала Vb, при этом ток i2 протекает снизу вверх (в обратном по отношению к току i1 направлении) через нижнюю половину трансформатора Tp2, создавая отрицательный полупериод выходного сигнала на его вторичной обмотке. Выходной трансформатор с отводом от средней точки первичной обмотки объединяет эти два полупериода в один полный период выходного сигна­ла. Транзисторы T1 и T2 включены по схеме с общим эмиттером и имеют при этом относительно высокое выходное сопротивление. Так как сопро­тивление нагрузки выходного каскада очень мало, обычно менее 10 Ом в случае громкоговорителя, всегда используется согласующий трансфор­матор Tp2.

Выходной сигнал двухтактного усилителя с нулевым смещением эмиттерных переходов транзисторов воспроизводится с искажениями типа «ступенька», как показано на рис. 30.10. Эти искажения связаны с нели­нейными участками характеристик двух транзисторов. Искажения воз­никают в те моменты времени, когда один транзистор начинает откры­ваться, а другой — закрываться. Для устранения этих искажений на базы транзисторов подается небольшое напряжение прямого смещения (0,1-0,2 В), как показано на рис. 30.11, где резисторы R1 и R2 образу­ют общую цепь смещения для обоих транзисторов. Нелинейности двух транзисторов компенсируют друг друга, и на выходе воспроизводится не­искаженный сигнал.


Рис. 30.11. Цепь смещения R1R2 устраняет искажения типа «ступенька». 

Транзисторные фазорасщепители

На рис. 30.12 показана схема фазорасщепителя на транзисторе прп-типа. Резисторы R3 и R4 имеют равные сопротивления, для того чтобы полу­чить на выходе два равных по величине и противоположных по знаку си­нусоидальных сигнала, снимаемых с эмиттера и коллектора транзистора. Для обеспечения максимальной величины неискаженного выходного сиг­нала отношение сопротивлений R1 : R2 должно находиться в диапазоне от 2 : 1 до 3 : 1. Типичные значения постоянных напряжений, определя­ющих режим транзистора по постоянному току, указаны на схеме.

Рис. 30.12. Транзисторный фазорасщепитель.

Двухтактный усилитель на комплементарных транзисторах

Двухтактный усилитель мощности на комплементарных транзисторах по­зволяет отказаться от использования как фазорасщепителя на входе, так и трансформатора на выходе. В этом усилителе используются два сим­метричных транзистора, рпр- и npn-типа, называемые комплементарной парой. Принцип его работы основан на том факте, что положитель­ный сигнал открывает прп-транзистор, а отрицательный сигнал — рпр-транзистор. На рис. 30.13 приведена базовая схема двухтактного усили­теля на комплементарных транзисторах (иногда называемая каскадом с дополнительной симметрией). Транзисторы T1 и T2 работают в режи­ме класса В, т. е. в точке отсечки. Используются два источника пи­тания: +VCC и VCC. В положительном полупериоде входного сигнала транзистор T1 открыт, а транзистор T2 закрыт. Ток i1 транзистора T1 создает положительную полуволну тока в нагрузочном резисторе R. В отрицательном полупериоде открывается транзистор T2, и теперь его ток i2, имеющий противоположное току i1 направление, протекает через на­грузочный резистор. Таким образом, на нагрузке формируется полный синусоидальный сигнал, соответствующий двум половинам полного пери­ода входного сигнала. Следует отметить, что в рассматриваемом каскаде транзисторы включены по схеме с общим коллектором, то есть как эмиттерные повторители, поскольку выходной сигнал снимается с эмиттеров транзисторов.

На рис. 30.14 приведена полная схема двухтактного усилителя мощно­сти на комплементарных транзисторах вместе с предвыходным каскадом.

Рис. 30.13. Базовая схема двухтактного усилителя на комплементарных тран­зисторах.


 

Рис. 30.14. Двухтактный усилитель на комплементарных транзисторах с неза­висимой цепью смещения для транзистора T1 предвыходного каскада.

Схема модифицирована для питания от одного источника. Транзистор T1 работает в предвыходном каскаде (предусилителе мощности). Цепь сме­щения R1R2 обеспечивает работу этого каскада в режиме класса А. При подаче питания устанавливается нормальный статический режим тран­зистора T1 (транзистор открыт). Разделительный конденсатор Сз раз­ряжен. Следовательно, потенциал точки А, где соединяются эмиттеры транзисторов T2 и T3, равен нулю. Однако базы этих транзисторов нахо­дятся под положительным потенциалом, определяемым напряжением на коллекторе транзистора T1. Это положительное напряжение открывает транзистор T2. Транзистор T3 (рпр-типа) при этом закрыт. Таким обра­зом, ток i2, протекающий через открытый транзистор, будет заряжать конденсатор C3, как показано на схеме. По мере заряда этого конденса­тора возрастает напряжение в точке А. Процесс зарядки продолжается до тех пор, пока не закроется транзистор T2. Это происходит в тот момент, когда напряжение на эмиттере этого транзистора (в точке А) сравнива­ется с напряжением на его базе.

Если статический режим транзистора T1 выбран таким образом, что его коллекторное напряжение равно 0,5VCC, то транзистор T2 закроется, как только потенциал точки А возрастет до 0,5VCC. В результате схе­ма будет сбалансирована по постоянному току и каждому транзистору будет приложено напряжение, равное половине напряжения источника питания. Транзисторы T2 и T3 оказываются в отсечке (режим класса В) с нулевым напряжением смещения на их эмиттерных переходах, т. е. они находятся на грани включения при отсутствии входного сигнала.

При подаче входного сигнала транзистор T1 находится в проводящем состоянии в течение всего периода, усиливая этот сигнал и обеспечивая «раскачку» выходных транзисторов T2 и T3. Комплементарная пара выходных транзисторов обеспечивает дальнейшее усиление сигнала, как это рыло описано выше при рассмотрении базовой схемы.

Схема на рис. 30. 14 имеет низкую стабильность по постоянному то­ру. Любое изменение тока транзистора T1 вызывает изменение статиче­ского режима выходной пары транзисторов, что может привести к иска­жениям выходного сигнала. Для улучшения стабильности использует­ся отрицательная обратная связь по постоянному току, обеспечивающая автоматическую подстройку смещения транзистора T1, как показано на рис. 30.15. Постоянное напряжение, действующее в точке А (0,5Vcc), подается обратно на базу транзистора T1 через резистор обратной связи RF. В этой схеме громкоговоритель подключен к положительной шине источника питания через разделительный конденсатор С3. Заметим, что в такой конфигурации ток транзистора T3 заряжает этот конденсатор, а ток транзистора T2 разряжает его. Вообще, транзистор, включенный «последовательно» с разделительным конденсатором, заряжает его, а включен­ный «параллельно» — разряжает. Через резистор R4 на базы выходных транзисторов подается небольшое напряжение прямого смещения, обеспечивающее уменьшение искажений типа «ступенька». Резисторы R6 и R7 в эмиттерных цепях транзисторов T2 и T3 обеспечивают стабильность по постоянному току, а также неглубокую обратную связь по переменному оку, улучшающую частотные характеристики усилителя.

 

Рис. 30.15. Типичный двухтактный усилитель мощности на комплементарных резисторах. Смещение на базу транзистора Т1 подается через резистор отрицательной обратной связи RF.

Усилители постоянного тока

При усилении сигналов постоянного тока между каскадами действует не­посредственная связь, как показано на рис. 30.16. Напряжение на базу транзистора Т2 напрямую подается с коллектора транзистора Т1. По­этому статический режим (в отсутствие сигнала) транзистора Т2 опре­деляется статическим режимом предыдущего каскада. Отсутствие раз­делительного конденсатора позволяет усиливать самые низкочастотные сигналы.

Усилители постоянного тока подвержены так называемому дрейфу, представляющему собой сдвиг рабочей точки усилителя при изменении температуры. Для устранения дрейфа в схему включаются термисторы (термосопротивления) или другие температурно-чувствительные элемен­ты, как показано на рис. 30.16.

Рис. 30.16. Усилитель с непосредственной связью.

 

Обратная связь в усилителях

На рис. 30.17 показана система с обратной связью, в которой часть вы­ходного напряжения подается обратно на вход усилителя. Напряжение υf есть напряжение обратной связи, которое добавляется к входному на­пряжению υi для получения эффективного входного напряжения ei, дей­ствующего непосредственно на входе усилителя. Цепь обратной связи В передает весь или часть β выходного сигнала обратно на вход усилите­ля. Если выходное напряжение равно υ0, то напряжение обратной связи равно

υf  = βυ0

Эффективный сигнал на входе усилителя υi = ei + υf = ei + βυ0. При введении обратной связи коэффициент усиления становится равным


Рис. 30.17. Обратная связь в усилителях.

При введении отрицательной обратной связи, когда напряжение обрат­ной связи находится в противофазе с входным напряжением, эффектив­ное входное напряжение ei = υi – υf, что приводит к уменьшению коэф­фициента усиления всей системы. При положительной обратной связи ситуация изменяется на обратную: напряжение обратной связи находит­ся в фазе с входным напряжением, и эффективное входное напряжение ei = υi + υf,  т. е. превышает входное напряжение на величину напряже­ния обратной связи, в результате увеличивается коэффициент усиления всей системы.

Используя величины, указанные на рис. 30.17, и предполагая, что дей­ствует отрицательная обратная связь, можно рассчитать некоторые па­раметры системы с обратной связью.

Эффективное входное напряжение ei = 10 – 2 = 8 мВ.

Выходное напряжение υ0 = 8 · 100 = 800 мВ.

 Таким образом, коэффициент усиления системы с обратной связью

Коэффициент обратной связи

Различают обратную связь по току и обратную связь по напряже­нию. При обратной связи по току напряжение обратной связи пропорци­онально выходному току. Например, в схеме на рис. 30.18 такая связь осуществляется через резистор R4. Когда напряжение обратной связи пропорционально выходному напряжению, мы имеем дело с обратной свя­зью по напряжению. В схеме на рис. 30.18 обратная связь по напряжению осуществляется через цепь C2 R3.

Таблица 30.1. Сравнение характеристик систем с отрицательной и положи­тельной обратной связью

Положительная обратная связь

Отрицательная обратная связь

1. Высокий коэффициент усиления

2. Узкая полоса пропускания

3. АЧХ с выбросами

4. Низкое входное сопротивление

5. Высокое выходное сопротивление

6.Вносит нестабильность как по переменному току (возникновение колебательных процессов), так и по постоянному току (неустойчи­вость стационарного режима)

7. Применяется в генераторах

1. Низкий коэффициент усиления

2. Широкая полоса пропускания

 3. Плоская АЧХ

4. Высокое входное сопротивление

5. Низкое выходное сопротивление

6. Улучшается устойчивость системы, как по переменному, так и по постоянному току

 7. Часто применяется для улучше­ния устойчивости и расширения полосы пропускания усилителя

Рис. 30.18. Усилитель на транзисторе, включенном по схеме с ОЭ, с двумя видами обратной связи: по току (через резистор R4) и по напряжению (через цепь C2 R3).

Усилители радиочастоты (УРЧ)

На радиочастотах, например в УКВ-диапазоне, влияние межэлектродных емкостей транзистора, особенно между коллектором и базой, становит­ся очень заметным. Для устранения влияния этих емкостей использу­ется усилитель по схеме с общей базой. Однако в схеме с ОБ транзи­стор имеет низкое входное сопротивление, которое чрезмерно нагружает предыдущий каскад, работающий на усилитель.

Рис. 30.19. Каскодный усилитель.

Для решения пробле­мы существуют два метода. В первом методе используется усилительс ОЭ и схемой нейтрализации обратной связи. Такая схема компенсирует, или нейтрализует, отрицательную обратную связь через емкость перехо­да коллектор-база за счет введения еще одной петли обратной связи, но противоположного знака.

Во втором методе используется усилитель с общим эмиттером, каскодно включенный с усилителем с общей базой (рис. 30.19). Транзистор T1 работает в усилителе с ОЭ, а транзистор T2 — в усилителе с ОБ. Входной сигнал подается на базу транзистора T1. Его эмиттер развязан с шасси через конденсатор С3. Выходной сигнал с коллектора транзистора T1 по­дается на эмиттер транзистора T2, база которого развязана с шасси через конденсатор С1. Смещение обоих транзисторов обеспечивает резисторная цепочка R1R2 R3.

 

Hi-Fi-усилители

Английское сокращение Hi-Fi(high fidelity высокая верность переда­чи или воспроизведения, читается «хи-фи») используется для обозначе­ния высокого качества. Этот термин применяется в звуковоспроизводя­щей аппаратуре, которая обеспечивает реалистичное воспроизведение ис­ходного звука, — другими словами, высокое качество воспроизведения. Hi-Fi-системы должны иметь широкую полосу пропускания (40 Гц — 16 кГц), низкий уровень шумов и воспроизводить звук с минимальными искажениями.

Регулировка тембра

регулировка тембра нужна для расширения или сужения (т. е. изме­нения формы) АЧХ усилителя. Регулировка тембра осуществляется в области нижних (низкочастотный участок АЧХ) и верхних (высокоча­стотный участок АЧХ) звуковых частот. Для этой цели используются самые различные схемы: начиная от простейшей цепи, состоящей из последовательно включенных конденсатора и резистора, до очень сложных систем с использованием обратной связи. На рис. 30.20 приведена схе­ма регулятора тембра с возможностью независимой регулировки тембра в области нижних и верхних звуковых частот. На элементах R1 и C1 выполнен делитель напряжения поступающего сигнала ЗЧ. Поскольку реактивное сопротивление конденсатора C1 мало па высоких частотах, этот делитель обеспечивает ослабление верхних звуковых частот, при­чем степень ослабления зависит от установки движка потенциометра R1. Элементы R2 и C2 образуют еще один делитель. Конденсатор C2 имеет высокое реактивное сопротивление в области нижних звуковых частот, поэтому второй делитель ослабляет эти частоты в степени, зависящей от установки потенциометра R2. 

Рис. 30.20. Схема регулятора тембра.

Громкоговорители

Громкоговоритель представляет собой преобразователь электрической энергии в акустическую или звуковую энергию. Один из факторов, определяющих выбор громкоговорителя, — его АЧХ по звуковому давлению, т. е. диапазон эффективно воспроизводимых им звуковых частот. Еслидиапазон частот, воспроизводимых данным громкоговорителем, недостаточно широк, можно использовать два громкоговорителя, один из которых хорошо воспроизводит нижние, а другой — верхние звуковые частоты. На рис. 30.21 иллюстрируется один возможный способ разбиение частотного диапазона с помощью разделительного (двухполосного) фильтра.

Рис. 30.21. Двухполосный разделительный фильтр для акустической системы с использованием низкочастотного и высокочастотного громкоговорителей.

Разделительный фильтр состоит из фильтра нижних частот L1C1, к выходу которого подключается низкочастотный громкоговоритель, и фильтра верхних частот L2C2, связанного с высокочастотным громко­говорителем.

Другими факторами, влияющими на выбор громкоговорителя, явля­ются его выходная мощность, КПД и сопротивление (для согласования с УЗЧ).

В этом видео рассказывается об усилителе мощности для самостоятельной сборки:

Добавить комментарий

Характеристики, схема и принцип работы усилителя первого класса Радиотехника У-101-стерео

Усилитель «Радиотехника У-101-стерео» предназначен для высококачественного усиления сигналов звуковой частоты как от устройств, входящих в комплекс, так и от внешних источников звуковых программ. Усилитель имеет электронный коммутатор входов, раздельные по каналам электронные индикаторы уровня выходной мощности, устройство защиты выходных каскадов при коротком замыкании в нагрузке; предусмотрена и защита громкоговорителей от возможного попадания на них постоянной составляющей напряжения при неисправностях усилителя, а также защита транзисторов выходного каскада от перегрева.

Основные технические характеристики усилителя Радиотехника У-101-стерео

  • Номинальная выходная мощность, Вт: 2х20
  • Номинальный диапазон воспроизводимых частот, Гц: 20…20 000
  • Номинальное входное напряжение, мВ, входа:
    звукоснимателя: 2
    остальных: 200
  • Коэффициент гармоник в номинальном диапазоне частот, %, не более: 0.3
  • Отношение сигнал/фон, дБ: 60
  • Отношение сигнал/шум (взвешенный), дБ, при выходной мощности 50 мВт: 83
  • Напряжение на выходе для подключения наушников (RH=16 Ом), В: 0,9
  • Потребляемая мощность, Вт: 80
  • Габариты, мм: 430X330X80
  • Масса, кг: 10

Схема электронных коммутаторов входов усилителя Радиотехника У-101


Рис. 2.

Электронные коммутаторы входов усилителя выполнены на микросхемах DA1-DA3 (рис. 2), управляемых постоянным напряжением, поступающим с селектора входов — галетного переключателя SA1. Такое схемное решение упростило монтаж, устранило трески при переключении входов, снизило наводки на входные цепи. Микросхемы размещены непосредственно около входных разъемов, а переключатель — на лицевой панели усилителя.

С платой коммутации соединен также переключатель SA2 «Копир». Он предназначен для оперативной коммутации магнитофонов (без дополнительных манипуляций с соединительными кабелями) при перезаписи фонограмм. Коммутация чисто механическая, что позволяет при отсутствии необходимости контрольного прослушивания производить эти работы без включения усилителя в сеть.

Cхема оконечных усилителей «Радиотехники У-101-стерео»


Рис.3.

В качестве оконечных усилителей «Радиотехники У-101-стерео» применены унифицированные модули УНЧ-50-8. Входной каскад модуля (рис. 3) — дифференциальный на транзисторах VT2, VT4 с источником тока (VT1, VT3) в эмиттерной цепи. Следующий за ним каскад на транзисторах VT5—VT10 также дифференциальный, с динамической нагрузкой в виде токового зеркала (VT5, VT8), обеспечивающего симметричную раскачку выходного каскада. Высокая линейность усиления больших сигналов этой частью модуля обеспечивается повышенным (по сравнению с выходным каскадом) напряжением питания.

Выходной каскад (VT13—VT20) — симметричный, на составных эмиттерных повторителях с параллельным соединением транзисторов в последней ступени. Температурная стабилизация режима работы каскада обеспечивается устройством на транзисторе VT9.

Cхема защиты усилителя Радиотехника У-101


Рис.4.

Устройство защиты усилителя от перегрузки собрано на транзисторах VT11, VT12 и диодах VD3—VD6. При коротком замыкании нагрузки оно ограничивает выходной ток на уровне 2 А. Как уже говорилось, в «Радиотехнике У 101 стерео» предусмотрена также защита громкоговорителей от попадания на них постоянного напряжения при неисправности усилителя и защита транзисторов выходного каскада от перегрева. Напряжение ЗЧ поступает на громкоговорители через контакты реле К1 (рис. 4). Если усилитель исправен, оно срабатывает через 3…5 с после включения питания, что устраняет щелчки, обусловленные переходными процессами в усилителе. Время задержки подключения громкоговорителей определяется параметрами цепи R10C3. С появлением постоянной составляющей (более 2 В любой полярности) транзисторы VT1, VT2 формируют напряжение, которое поступает на базу транзистора VT3 и закрывает его. В результате обмотка реле К1 обесточивается, и его контакты отключают громкоговорители от усилителя.

Это же устройство используется для автоматического отключения громкоговорителей при установке штекера наушников в разъем XS17, снабженный выключателем SA3, и перегреве мощных транзисторов.

Термореле собрано на микросхеме DA1. Функции терморезистора выполняет транзистор VT, включенный в одно из плеч моста R12R13R16R17. Питается мост стабилизированным напряжением через резисторы R14, R15, В исходном состоянии соответствующим выбором высокоточных резисторов мост разбалансирован таким образом, что напряжение на выводе 5 (относительно вывода 4) микросхемы DA1 равно 50±5мВ, а на ее выводе 10 отсутствует. При нагревании транзистора VT (он расположен на теплоотводе транзисторов выходного каскада) до 86…90° мост балансируется, и напряжение на выходе микросхемы скачком повышается до питающего (+26В). В результате открывается транзисторный ключ VT4, и система защиты отключает громкоговорители от оконечных усилителей.

Cхема электронного индикатора уровня выходной мощности усилителя Радиотехника У-101


Рис.5.

Принципиальная схема электронного индикатора уровня выходной мощности с выводом информации на вакуумный катодолюминесцентный двухцветный дисплей показана на рис. 5. При выходной мощности, меньшей номинальной (—20…0 дБ) светится линейка зеленого цвета, а при перегрузке (0…+5) дБ — красного. Работой дисплея HL1 управляет микросхема DDK обеспечивающая аналогопозиционное преобразование выходного сигнала каждого канала усилителя в соответствующий код. Пороговые напряжения срабатывания элементов коммутации микросхемы стабилизированы генератором тока на транзисторе VT2. Инвертор на транзисторе VT1 совместно с элементами микросхемы DDI образует генератор парафазных импульсов, поступающих на сетки дисплея в такт с подключением входов этой микросхемы к выходам ОУ DA1.1, DA1.2. Частота импульсов выбрана равной 150 Гц, определяется она номиналами элементов R11, С6. Обработка информации обоих каналов одним аналогопозиционным преобразователем обеспечивает идеальную согласованность характеристик индикации. Микросхема DA1 усиливает сигналы, поступающие с выпрямителей на диодах VD1, VD2 через интегрирующие цепи R1C1R4, R2C2R5 (время интеграции индикатора около 30, обратного хода — 500 мс). Параметрические стабилизаторы (VD4, VD5) обеспечивают стабильные показания индикатора при значительных изменениях питающих напряжений.

Материалы по теме:
Электропроигрыватель Радиотехника ЭП101 стерео, схема и описание

Усилители звука

Усилители звука


Усилители звука умеренной мощности для управления небольшими динамиками или другие легкие нагрузки могут быть сконструированы разными способами. Первый выбор обычно интегральная схема, предназначенная для этой цели, такая как LM386 или новые типы коммутации класса D, которые часто принимают цифровые данные вместо простых аудио напряжение. Дискретные конструкции также могут быть построены с доступными транзисторами или операционными усилителями и многие дизайны представлены в примечаниях производителей к применению.Использованы старые дизайны аудио межкаскадные и выходные трансформаторы, но стоимость и размер этих частей заставил их почти исчезнуть. Вот несколько простых в сборке схем аналогового аудиоусилителя для различных приложений для хобби:


Простой усилитель звука LM386

Этот простой усилитель демонстрирует LM386 с высоким коэффициентом усиления. конфигурация (A = 200). Для максимального усиления всего 20 не учитывайте 10 мкФ. подключен от контакта 1 к контакту 8. Может быть реализовано максимальное усиление от 20 до 200 путем добавления выбранного резистора последовательно с тем же конденсатором 10 мкФ.10к потенциометр даст усилителю регулируемый коэффициент усиления от нуля до этого максимум.


Я переместил эту схему в Площадь 50 как бы немного экспериментальный.


Удивительно низкий уровень шума Усилитель

Усилитель с удивительно низким уровнем шума использует преимущества прекрасные шумовые характеристики полевого транзистора 2SK117, который может похвастаться шумовым напряжением ниже 1 нВ / корень-Гц и практически отсутствует шумовой ток.Напряжение шума усилитель составляет всего 1,4 нВ / корень-Гц при 1 кГц, увеличиваясь до 2,7 нВ / корень-Гц при 10 Гц. Шумовой ток сложно измерить, поэтому эта простая утилита Усилитель может видеть шум от резистора 50 Ом и резистора 100 кОм. (Шум 1,4 нВ, приведенный к входу, возрастет примерно до 1,7 нВ при сопротивлении 50 Ом. резистор, вместо короткого, и резистор 100 кОм даст указанное на входе шум около 40 нВ с очень небольшим вкладом усилителя.)

Этот усилитель представляет собой “служебный” усилитель с коэффициентом усиления 100, что обычно будет используется в лабораторных условиях для усиления крошечных сигналов для измерения или дальнейшего обработка. Он не предназначен для прямого подключения динамика или наушников. (Это вполне может управлять LM386.) Схема представляет собой простой дискретный транзистор. схема обратной связи с двумя каскадами усиления и уникальным выходным буфером класса A:

  • 2sk117 из диапазона тока “BL” Idss и выбран для Idss около 7 мА.Резистор стока отрегулирован для достижения около 4 вольт на стоке, и значение зависит от Idss JFET.

  • Большинство резисторов не критично, но значения точности показано, потому что резисторы должны быть металлопленочного типа для лучшего шума представление. Приблизительные значения постоянного напряжения показаны для помощи с резистором. выбор. Отклонение от указанного напряжения приведет к уменьшению доступной выходной мощности. колебания напряжения, но усилитель может нормально работать и для более слабых сигналов.Выгружен размах должен быть около 6 вольт, размах при входном размахе около 60 мВ, до искажения наблюдается.

  • MPSA18 действует как фильтр шума. Здесь желателен высокий прирост чтобы сохранить разумную емкость конденсатора основного фильтра, но 2N4401 может быть заменяется уменьшением 10k и 120k в 5 раз. Фильтр все равно будет будет снижаться шумовое напряжение от источника питания 15 В выше примерно 0,2 Гц. Но некоторые блоки питания могут быть действительно шумными!

  • 0.Конденсаторы емкостью 1 мкФ служат как шунтирующие конденсаторы, но в основном как клеммы для крепления компонентов. Это белые прямоугольники на Фото.

  • Резистор обратной связи выбран с коэффициентом усиления ровно 100 и значение намного выше ожидаемого 1k из-за ограниченного усиления разомкнутого контура простая схема.

  • Небольшой резистор включен последовательно с выходом для стабильность, и этот резистор может немного уменьшить усиление при движении с более низким сопротивление нагрузки.Дизайнер может выбрать настройку усиления для этого конкретного нагрузка, скажем, 75 Ом, или для нагрузки с высоким сопротивлением. Схема может управлять более низким сопротивление более 100 Ом, но раскачка будет несколько ограничена. Это может можно не использовать резистор 33 Ом без проблем со стабильностью. (Как правило, такой сетевой усилитель управляет нагрузкой с гораздо более высоким сопротивлением, обычно 600 Ом или выше.) Примечание: чтобы дать вам представление о том, как вы может играть с выходным сопротивлением, я только что изменил серийный выход своего устройства резистор на 55 Ом и отрегулировал усиление на 35 дБ при нагрузке 75 Ом.Без нагрузки усиление ровно на 5 дБ выше при 40 дБ. Таким образом, у меня четное число выигрывает независимо от того, управляете ли вы инструментом на 75 Ом или устройством с высоким Z. Выходной буфер не имеет проблем с управлением общей нагрузкой 125 Ом, с пределом качания около 3,5 вольт, п-п.

  • Выходной каскад представляет собой необычную схему самосмещения, в которой PNP поддерживает напряжение затвор-исток около 0,6 вольт, что приводит к некоторой нагрузке на JFET. ниже его Idss. 2N5486 был выбран, чтобы не тратить слишком много тока, но более высокий Idss JFET при желании даст больше возможностей привода.

  • Входное сопротивление: 47 МОм (устанавливается резистором смещения), шунтируется 20 пФ

  • Выходное сопротивление: 36 Ом, устанавливается последовательным резистором плюс около 3 Ом. Ом от цепи. Мой резистор на 55 Ом, упомянутый выше дает выход Z около 58 Ом и ровно 5 дБ потерь усиления от холостого хода до 75 Ом.

  • Размах выходного напряжения: 6 В (размах) в нагрузке с высоким сопротивлением.

  • Усиление: 100 (40 дБ) устанавливается резистором обратной связи. Более низкий прирост может быть выбран для более широкой полосы пропускания.

  • Частотная характеристика: ровная от 1 Гц до 2 МГц.

  • Входной шум: 1,4 нВ, возрастающий до 2,7 нВ при 10 Гц. Шумовой ток имеет до сих пор ускользает от измерений, но это действительно мало. С резистором 97,3 кОм (100 кОм параллельно с 3,6 мегапикселями), подключенными ко входу, измеряется напряжение шума в пределах крошечной доли дБ от 40 нВ, так что ток шума практически отсутствует.Фактически, этот усилитель и выбранный резистор по своей природе создают точный шум. источник. Подключите 152 кОм через вход (в экранированной коробке), и у вас будет точный источник шума 5 мкВ / основной Гц во всем звуковом спектре (50 нВ раз 100). Быстрое измерение при 40 Гц дает 770 нВ / корень-Гц без каких-либо подключений; ожидается, что 47 МОм дадут 867 нВ. Это довольно близко и все еще небольшой шумовой ток от полевого транзистора.

Для еще большей производительности биполярные ступени могут быть заменен на малошумящий операционный усилитель.Входной шум немного снизится, возможно до 1 нВ, как и входная емкость, возможно, ниже 10 пФ. Компенсация Операционный усилитель может быть проблемой.


Вот еще версия с некоторыми интересные особенности. Есть двухтранзисторный шумовой шунт, который довольно эффективно очищает блок питания, и он будет хорошо работать с последовательным резистор всего 1 Ом. Но требуемый постоянный ток возрастает, если шум для шунтирования.Как и в случае со схемой “утонченности”, она хороша только для удаления случайный шум, скажем, от трехполюсного регулятора, и будет перегружен большие шпоры или гул. Вот что он делает с тестовым источником (красный), вставленным в серия с блоком питания:

Для достижения наилучших результатов используйте транзисторы с высоким коэффициентом усиления. Обычный транзисторы дадут около 30 дБ отклонения, но значения резистора смещения могут необходимо изменить, чтобы увеличить ток примерно до 30 мА, в зависимости от от того, сколько шума нужно шунтировать.Схема имеет отличный минимальный уровень шума. Так что начните с хорошего источника питания, и шум будет выражаться в однозначных нановольтах. (Спайс думает меньше 1!)

Для специального применения, требующего минимальной нагрузки, усилитель включает обратную связь для начальной загрузки входной емкости до низкого значения (около 4 ПФ). Эта техника в сочетании с обратной связью с источником обычно приводит к ужасным звенит при некотором сопротивлении источника, но этот усилитель имеет только 1 дБ пика на худшее значение (около 30к).Запустить Моделирование LTSpice для просмотра кривых отклика для различных значений входного R (измените список по желанию). Щелкните правой кнопкой мыши команду .step param, чтобы оставить комментарий. выключите его и измените {R} на фиксированное значение, скажем 1 Ом, для проверки усилителя при сопротивление одиночного источника. Шум чуть ниже 1 нВ / корень герц. Этот усилитель работает до нижней части BCB для импеданса источника до 30 кОм. Это на данный момент это лишь небольшая реализация – следите за обновлениями.

Примечание: я подключил верх резистора 220 Ом непосредственно к источнику питания, чтобы уменьшить падение напряжения 4.Резистор 7 Ом. Если лишнее падение не проблема, схема работает немного лучше с верхом 220 Ом, подключенного к правой стороне резистора 4,7 Ом.

Когда я говорю “при использовании этой схемы питание может быть ужасным”, я означает в терминах случайного шума, скажем, от трехполюсного регулятора LM7815 (сотни нВ / корень-Гц). Этот шумовой шунт не может работать с нерегулируемыми источниками или много огромных скачков мощности. Какой бы ни был шум, он будет генерировать ток в небольшом резисторе (при условии, что цепь работает) и в цепи должен иметь возможность шунтировать этот ток.При смещении 30 мА схема выдерживает около + – 25 мА, так что вышеуказанная схема с резистором 4,7 Ом может выдержать чуть менее 250 мВ p-p. Опустите резистор до 1 Ом и предел больше как 50 мВ (размах), вполне в пределах ожиданий для трехконтактного регулятора, но не способного удаления сильной пульсации или больших переходных процессов.


Источник белого шума

Вот 1 мкВ / корень-Гц источник шумового напряжения, который будет управлять нагрузкой 50 Ом с частотой ниже 10 Гц до более 500 кГц.Шунт шума фактически стабилизирует цепь от батареи. сопротивление, обычный путь обратной связи в таких простых схемах. Потребляемый ток меньше 20 мА.


Примечание: я подключил верх резистора 220 Ом непосредственно к источнику питания, чтобы уменьшить падение на резисторе 3,3 Ом. Если лишнее падение не проблема, схема работает немного лучше с верхом 220 Ом, подключенного к правой стороне 4.Резистор 7 Ом.


Компьютерный усилитель звука

Вот простой усилитель для поднятия уровня звука от маломощных звуковых карт или другие источники звука, управляющие небольшими динамиками, такими как игрушки или небольшие транзисторные радиоприемники. В Схема обеспечивает около 2 Вт, как показано. Детали не критичны и замены обычно работают. Два резистора 2,2 Ом можно заменить одним Резистор 3,9 Ом в каждом эмиттере.


4-транзисторный усилитель для малых устройств Приложения для динамиков

На схеме выше показан 4-транзисторный универсальный усилитель, подходящий для различных проектов, включая приемники, домофоны, микрофоны, телефонные приемные катушки и общий аудиомониторинг.Усилитель имеет схему развязки по мощности и полосу пропускания. ограничение для уменьшения колебаний и «катания на лодке». Ценности не особо критических и умеренных отклонений от указанных значений не будет. значительно ухудшить производительность.

Для большинства рекомендуются трехэлементные аккумуляторные батареи с напряжением около 4,5 В. Бестрансформаторные усилители звука, управляющие небольшими динамиками на 8 Ом. Срок службы батареи будет значительно длиннее, чем прямоугольная батарея на 9 В, и сопротивление ячейки останется меньше в течение срока службы батареи, что приводит к меньшим искажениям и проблемам со стабильностью.

Усилитель может быть модифицирован для работы от 9-вольтовой батареи, если это необходимо, перемещая точка смещения выходных транзисторов. Понижение резистора 33к, подключенного со второго база транзистора относительно земли примерно до 10 кОм будет перемещать напряжение на выходе электролитического конденсатор примерно на 1/2 напряжения питания. Это изменение смещения дает больший размах сигнала перед происходит отсечение, и в этом изменении нет необходимости, если громкость достаточна.

Как и раньше, два 4.7 Ом резисторы могут быть заменены одним резистором 10 Ом последовательно с любым эмиттером.


Операционный усилитель звука

Вышеупомянутая схема представляет собой универсальный аудиоусилитель с низкой стоимостью. LM358 операционный усилитель. Дифференциальные входы обеспечивают отличную устойчивость усилителя к синфазным помехам. сигналы, которые являются частой причиной нестабильности усилителя. Пунктирное заземление представляет проводку в типичном проекте, показывающем, как вход датчика заземления может быть подключенным к земле в источнике звука, а не в усилителе, где присутствуют высокие токи.Если источником является опорный сигнал источника питания, то один из Входы усилителя подключены к положительному источнику питания. Например, NPN предусилитель с общим эмиттером может быть добавлен для очень высокого усиления и путем подключения дифференциальные входы через резистор коллектора, а не от коллектора к земле, дестабилизирующая обратная связь через источник питания значительно снижается. Кстати, LM358 – довольно плохой аудиоусилитель, и вы, возможно, захотите переключиться на лучший часть для уменьшения искажений.Откровенно говоря, для маленького настольного усилителя вы никогда не обратите внимание на искажение.

Мой служебный усилитель был встроен в алюминиевый корпус Bud и со временем заканчивался болтами к нижней части полки, как показано. Хорошо воспитанный и готовый к работе усилитель действительно кстати.

Crystal Radio (и другое назначение) Усилитель звука

Вот простой аудиоусилитель, использующий шунтирующий регулятор TL431.Усилитель обеспечит объем, заполняющий комнату, от обычного кристаллического радиоприемника, снабженного длинным проводом антенна и хорошее заземление. Схема такой магнитолы по сложности аналогична простой однотранзисторной. радио, но производительность выше (за исключением потрясающего однотранзисторный рефлекс). TL431 доступен в корпусе TO-92 и он выглядит как обычный транзистор, поэтому ваши друзья-любители будут впечатлены объем, который вы получаете только с одним транзистором, и усилитель можно использовать для другого проекты тоже.Также можно использовать наушники и динамики с более высоким импедансом. Наушник от старый телефон подарит оглушительную громкость и большую чувствительность! Резистор на 68 Ом может быть увеличено до нескольких сотен Ом при использовании наушников с высоким сопротивлением для экономии заряд батареи.

Вот усилитель, используемый для увеличения выхода простого кристалла. радио. Регулятор громкости находится внизу слева, а остальные компоненты на клеммная колодка внизу рисунка.Это действительно быстрый и легкий звук усилитель звука!

Аудиоусилители класса A

Аудиоусилитель класса A является довольно расточительным по мощности, но при большом количестве мощность доступна, простота привлекательна. Вот простой транзистор Дарлингтона пример, предназначенный для использования с блоком питания 5 вольт:

Эта и следующие схемы не для начинающих; они имеют ограниченную полезность и требуют понимания основные принципы и потенциальные применения.Все они проходят через DC громкоговоритель, который расточителен и может вызвать проблемы у неопытных строитель. Если они построены без изменений, они должны работать, как описано, но делать обязательно прочтите текст.

5 вольт должны обеспечиваться регулируемым источником питания. Эффективность ниже 25%, и в динамике протекает значительный постоянный ток, и эта дополнительная мощность должно соответствовать номинальной мощности динамика. Но посмотрите, как это просто! В коэффициент усиления по напряжению составляет всего около 20, а входное сопротивление составляет около 12 кОм.Схема показывает два значения резистора смещения, которые должны использоваться с соответствующим импедансом динамика. С Резистор смещения 150 кОм и динамик 8 Ом, схема потребляет около 210 мА (1 Вт) и может доставляет около 250 мВт на динамик, что достаточно для большинства небольших проектов. Динамик должен быть рассчитан на 500 мВт или более и иметь сопротивление постоянному току. около 8 Ом (возможно, 7 Ом). Проверить кандидата в громкоговорители омметром; намного ниже 7 Ом вызовет чрезмерное потребление тока.С резистором 220 кОм и динамиком 16 Ом Схема потребляет около 100 мА (500 мВт) и выдает около 125 мВт на динамик. 16 Ом динамик должен быть рассчитан на 200 мВт или более и иметь сопротивление постоянному току почти 16 Ом. (Большинство маленьких динамиков имеют сопротивление постоянному току, близкое к номинальному импедансу, и это сопротивление равно используется для установки уровня тока покоя в этой схеме.) Другие NPN транзисторы Дарлингтона будет работать, но выберите тот, который может рассеивать минимум 1 ватт. Большинству типов мощности не нужен радиатор, но крошечные TO92 могут перегреться.

Если неэффективность класса А вас еще не разубедила, вот 4-транзисторный усилитель для слабых сигналов:

Входное сопротивление составляет около 5000 Ом, а частотная характеристика ровная. от 30 Гц до более 20 000 Гц. С динамиком на 8 Ом потребляемый ток составляет около 215 мА и усиление около 1700 (64 дБ). С динамиком на 16 Ом коэффициент усиления по току составляет около 110 мА. и усиление около 2500 (68 дБ).Регулятор громкости можно добавить, подключив один конец потенциометра 5k на массу, дворник на вход усилителя. Другой конец горшок становится входом.

Посмотрим правде в глаза; практически любой из различных усилителей звука IC дает больше смысл, чем этот неэффективный дизайн. Но в этой схеме используются детали только с 3 ножками. Умм, это не использует конденсаторы большой емкости, за исключением шунтирования источника питания. Давайте посмотрим, это больше веселье. Что ж, давайте посмотрим, сможем ли мы создать проект, в котором используются преимущества неэффективность:

Итак, что это?

Это модулируемый световой излучатель! Подключите вход к источнику звука или микрофон (динамик будет работать) и звук будет амплитудно модулировать свет интенсивность.Неэффективность класса-А теперь работает в нашу пользу, зажигая лампу до средняя яркость без звука. Собственно при лампочке на 4,7 вольта лампа будет почти полной яркости и будет “перегружен” на пиках звука. Лампа с более высоким напряжением прослужит дольше, но будет тусклее. Попробуйте лампочку на 6,8 вольт как компромисс. С чувствительным детектором, таким как фототранзистор, этот коммуникатор проработает несколько сотен футов (ночью). Наилучший диапазон реализуется, если Лампа устанавливается в типичный отражатель фонарика, и детектор устанавливается аналогичным образом.Входной конденсатор уменьшен до 0,01 мкФ, чтобы придать усилителю характер высоких частот. компенсировать медленный отклик лампочки. В любом случае звук будет немного приглушенным. Умный дизайнер мог бы использовать этот усилитель и для ресивера, переключая динамик. на вход для передачи и на выход для прослушивания. Если вы выберете детектор с хорошим инфракрасным откликом, как штыревой фотодиод, вы можете добавить пластиковые ИК-фильтры к заблокируйте окружающий свет и сделайте коммуникатор более заметным в ночное время.

Повышение напряжения до 12 В постоянного тока, замена лампочки на 3 ваттную, Динамик на 16 Ом и замена 0,01 мкФ на 1 мкФ дает аудиоусилитель, который обеспечивает мощность звука почти 1 ватт. Однако динамик нагревается! (Из-за почти 2 мощность постоянного тока в катушке динамика.)


Схема усилителя звука LM386 с печатной платой

Хотя усилители звука LM386 очень старые. Но в них еще много полезного.

Спасибо, дизайнер.

Представьте, что у вашего аудиоплеера слабый звук. Вы хотите увеличить звук. Это хороший выбор. Из-за низкого напряжения питания и хорошо работают с аккумулятором.

LM386 Лист данных

Вы закончили аудио схему. Но звук слишком слабый.

Многие люди используют LM386 для увеличения звука до динамика. Почему ты тоже должен это делать? Некоторые сказали попробовать сейчас.

Но… лучше. Если вы раньше читали техническое описание LM386.

LM386 – аудиоусилитель низкого напряжения.И хорошо работает с батареей. Его форма аналогична IC-741, DIP-8. Итак, маленький и легкий. Даже маленький, но отличный звук.

LM386 усилитель низкого напряжения на пакете DIP-8.

Cr: LM386 компании National Semiconductor. Мне это нравится.

Распиновка LM386

Часто мы используем LM386 в DIP-8. Которые есть несколько контактов. Даже другие пакеты такие же. Например, SOP-8, TSSOP-8 и т. Д.

См. Характеристики LM386

  • Дайте достаточно мощности – общая мощность выхода составляет около 700 мВт при VS = 9 В, RL = 8 Ом, THD = 10%.Представьте, что вы можете послушать мягкую музыку в любимом уголке.
  • Использование Широкий диапазон напряжения питания от 4 до 15 В.
  • Используйте низкий ток питания – если входной сигнал не составляет примерно 4 мА или не более 8 мА.
  • Внутреннее усиление напряжения установлено на 20 или 26 дБ. (без других деталей)
  • Чем больше прирост напряжения до 200 или 46дБ. Когда мы подключаем конденсатор 10 мкФ к контакту 1 (+) и контакту 8 (-).
  • И мы можем использовать резистор последовательно с конденсатором. Для уменьшения усиления от 20 до 200.
  • Низкое гармоническое искажение: 0.2% типично
  • Полоса частот: типично 300 кГц

Со многими их преимуществами. Он используется во многих электронных устройствах, чтобы управлять динамиками. Пример для радио, MP3-плеера, портативной мини-колонки и т.д. Я не могу быстро понять любую информацию. Это случилось с тобой?

Я использовал изображения. Они помогают мне понять еще что-нибудь.

Также мне нравится принципиальная схема и схемы.Я вижу, учусь и получаю от этого много идей.

Итак, давайте рассмотрим другие схемы LM386.

x20 Усилитель

Самый маленький усилитель дает усиление 20 с наименьшим количеством составляющих.

Это правда. Это схема усилителя. Даже есть одна микросхема и только один конденсатор.
А, на выходе используется слабый ток.

Но в реальном использовании. Вам нужен более громкий звук. Как дела? Сделать это можно очень просто. Ниже.

X200 отличный малый усилитель

В схеме.Коэффициент усиления схемы увеличивается до 200. Потому что мы помещаем конденсатор C2 в микросхему. Подключите положительный полюс C2 к выводу 1. И отрицательный вывод к выводу 8.

Но иногда высокое усиление не подходит для нас. Мы тоже можем.

X50 меньшее усиление усилителя LM386


Мы добавляем еще один резистор-R2 последовательно с C2. Уменьшить усиление до 50.

LM386 Усилитель с усилением низких частот

Иногда вам может понадобиться особый бас. Мы тоже можем. Легко… с добавлением только одного резистора и одного конденсатора.Смотрите в схеме. R2 соединяется с C2 последовательно.

Эта схема представляет собой усилитель низких частот. Выходное усиление зависит от частоты низких частот. Например, усиление 25 дБ: 100 Гц и усиление 19 дБ: 2 кГц.

Чуть не забыл, что некоторые компоненты на каждом усилителе имеют важное значение.

  • Мы можем регулировать громкость с помощью VR1.
  • И R1, и C3 сохранят хороший звук. Они улучшают высокочастотную нагрузку для стабильности.

Знаете ли вы, что мы можем делать другие схемы с LM386?

Да…

LM386 Генератор прямоугольной волны

Мы увидим схему генератора прямоугольной волны.Также, мы можем создать звуковые сигналы тревоги на динамике. Потому что эта ИС относится к типу ОУ. Он хорошо справляется с осциллятором.

Выходная частота составляет около 1 кГц. Мы можем изменить C2. Больше емкости при меньшей частоте.

Примечание: Я объясню вам работу этих схем.
В других схемах ниже.

Что еще? Построим проекты LM386.

Купите LM386 на Amazon.com

Миниатюрный усилитель LM386

Если для вас важна экономия энергии.Эта схема подходит. Потому что вы можете использовать его с батареей 9 В при токе 5 мА. Но дайте усиление на выходе примерно 50. Или мощность от 300 мВт до 500 мВт при 8-омном динамике.


Схема мини-аудиоусилителя LM386

Представьте, что вы делаете схему AM-приемника. Вы можете использовать этот LM386 для усиления на динамик 0,5 Вт, 2 дюйма. С батареей 9В можно долго слушать звук.

Гибкость выбора деталей
Можно использовать аналогичные устройства. Вместо друг друга.
Например:

  • Громкоговоритель – используйте 4 Ом или 8 Ом. @ 0,25 Вт или 0,5 Вт. И любой размер как свободное место.
  • Электропитание – используйте от 4 В до 12 В. И низкое напряжение малой ватт. Это правильно.
  • Напряжение конденсаторов – используйте высокое напряжение вместо низкого напряжения. Например, С5 – электролитический конденсатор. Вместо этого вы можете использовать 50 В.
    Но… Конечно, дороже.

Как построить

Если вы хотите построить эти схемы. Доделать их можно на универсальной плате или даже на макете.

Но иногда вам нужна печатная плата. Вы можете сделать это с разводкой печатной платы и компоновкой компонентов.


Рис. 2 Схема печатной платы и компонентов аудиоусилителя LM386.

Перечень деталей

Резисторы 0,25Вт, допуск: 5%
R1—10 Ом
R2—1,2K
VR1—10K Потенциометр

Конденсаторы

C1, C2—0,1 мкФ 50 В Керамика

  • 1 C3 —10 мкФ 25 В электролитический
    C5—220 мкФ 16 В электролитический

    Полупроводники и др.

    IC1 — LM386, низковольтный аудиоусилитель
    SP1—8 Ом 0.Динамик 25 Вт
    B1 — Аккумулятор, 9 В

    Вам нравится такой маленький усилитель?
    Посмотрите больше:

    Или
    Узнайте все ЗДЕСЬ

    Купите дешевый комплект 386 здесь

    Не только это.

    Посмотрите:

    Усилитель мощности 9 В с использованием LM386

    Также указанная выше схема. Это одна из принципиальных схем усилителя 9 В. Мне это нравится. Из-за высокого коэффициента усиления до 200.

    Миниусилитель LM386

    Как это работает

    Для начала сигнал поступает на входной контакт 3, неинвертирующий вход.Это усилитель сигнала с невозвратной фазой.

    У них есть…

    • C1 поглощает этот шум для защиты входа.
    • А С2 увеличивает коэффициент усиления усилителя. Если вы хотите большего выигрыша. Вы можете добавить больше значения C2. Но, большее значение, слишком искажение (должно быть ниже 100 мкФ).
    • Выход выходит из контакта 5 IC1.
    • Затем через C4 более сильные аудиосигналы соединяются с лучшими. А блок DC так и не перешел на динамик.

    А пока и R1, и C3 последовательно.Они лучше сохраняют высокочастотный отклик.

    Рекомендуется: Классическая активная схема регулировки тембра с использованием ИС

    Списки деталей

    Резисторы 0,25 Вт, допуск: 5%
    R1: 10 Ом
    R2: 1,2 кОм
    VR1: 10 кОм Потенциометр

    Конденсаторы
    C1: 0,01 мкФ 50 В Керамика
    C2: 10 мкФ 25 В Электролитический
    C3: 0,1 мкФ 50 В Керамический
    C5: 220 мкФ 16 В Электролитический

    Полупроводники и др.
    IC1: LM386, Звуковой усилитель низкого напряжения
    SP1: 8 Ом 0.Динамик 25 Вт
    B1: Аккумулятор, 9 В

    Читать далее: Схема стереоусилителя TDA2030

    Усилитель мощности 500 мВт с использованием LM386N

    Используется ли аккумулятор 12 В? Да, LM386 может работать в автомобиле. Из-за большого диапазона напряжения питания от 4 В до 12 В только при 50 мА. Дайте мощность 500 мВт на динамике 8 Ом.

    Некоторые другие функции и частотная характеристика от 40 Гц до 100 кГц. И усиление 46 дБ. И искажение менее 1%.

    Как это работает

    Прежде всего, введите источник питания в схему. Затем загорается светодиод LED1, показывая, что в цепи есть питание.

    А, конденсаторы C6 и C7 отфильтрованы для сглаживания.

    Затем введите сигнал на вход через C1.

    Это сигнал связи для защиты от шума постоянного напряжения в цепи.

    Затем звуковой сигнал проходит через VR1 для увеличения или уменьшения громкости.

    После этого звуковой сигнал поступает на вывод 3 микросхемы IC1.

    Для увеличения звука вверх.Затем сильный звук выходит из контактов с 5 по C5. Он защищает постоянное напряжение и лучше передает низкую частоту для питания громкоговорителя.

    C4 и R1 сокращают шумовой сигнал.

    И, контакт 1 IC1 имеет перемычку для доступа к C3 для увеличения до усиления.
    Когда входной сигнал очень слабый.

    Отобранные статьи по теме, которые вы, возможно, захотите прочитать:

    Что еще?

    Перечень деталей

    Резисторы 0,25 Вт, допуск: 5%
    R1: 10 Ом
    R2: 1.2K
    VR1: потенциометр 10 кОм

    Конденсаторы
    C1: 3,3 мкФ 25 В электролитический
    C2, C6: 0,1 мкФ 50 В керамический
    C3: 10 мкФ 25 В электролитический
    C4: 0,047 мкФ 50 В керамический
    C5: 470 90 мкФ 16 В электролитический Электролитический 25 В

    Полупроводники и прочее
    IC1: LM386N4, Низковольтный усилитель звука
    LED1: Красный светодиод 5 мм.
    SP1: динамик 8 Ом, 1 Вт
    B1: Аккумулятор, от 4 В до 12 В

    Загрузите этот пост в формате PDF и все макеты печатных плат

    Заключение

    Мы любим LM386, я тоже.Потому что он использует батарею. Мы можем протестировать и сделать их больше. Это просто и дешево. Что вы думаете об этом?

    Конечно, этого может быть недостаточно, чтобы прочитать больше LM386

    Продолжайте читать: Стереоусилитель LM386 с мостовой моделью

    Объяснение 6 простых схем усилителя класса A

    В сообщении обсуждается 6 простых и дешевых схем усилителя мощности класса A. который может использоваться для любого небольшого аудиоусилителя.

    Автор: Dhrubajyoti Biswas

    1) Усилитель с нулевой отрицательной обратной связью

    В следующих данных подробно рассказывается, как построить усилитель с нулевой отрицательной обратной связью, что подразумевает создание усилителя с нулевой отрицательной обратной связью.Усилитель будет несимметричным и классом А.

    Для начала давайте сначала изложим схему предлагаемого усилителя, как указано в разделе:

    Как построить схему

    Для построения схемы нам понадобятся: МОП-транзистор, несколько конденсаторов и резисторов, а также надежный источник питания, который необходимо правильно фильтровать с помощью больших фильтрующих конденсаторов. Усилитель, который мы создаем, построен на базе устройства 2SK1058 N-Channel MOSFET от Hitachi. Схема выводов показана ниже:

    Конденсаторы, которые мы использовали в этом эксперименте, – это конденсаторы Sprague.Он используется для соединения входа и выхода с большим электролитом вместе с полиэфирным байпасным конденсатором 10 мкФ. Для управления нагрузкой мы использовали четыре безындуктивных проволочных резистора по 10 Вт.

    Однако для достижения общего сопротивления 15 Ом резисторы подключаются последовательно по два, что составляет 30 Ом, и, кроме того, комплекты устанавливаются параллельно. Обратите внимание, что в режиме ожидания устройство может быть горячим и подверженным ожогам, поэтому крайне важно соблюдать осторожность.

    Class-A никогда не может быть идеальным вариантом для конструкции высокоэффективного усилителя, но поскольку мы применяем эту идею в этой схеме, нам пришлось использовать мощность более 20 Вт для генерации скромных 4.Аудио 8 Вт. Радиатор, используемый для МОП-транзистора, имел температуру 0,784 ° C / Вт.

    Источник питания

    В качестве источника питания, используемого для этой схемы усилителя мощности класса A с одним полевым МОП-транзистором, используется трансформатор EI 18 В переменного тока и 160 ВА, подключенный к мостовому выпрямителю на 25 А для генерации постоянного тока напряжением 24 В.

    Для фильтрации и сглаживания мощности мы использовали конденсаторы емкостью 10000 мкФ, и Хаммонд сделал дроссель 10 мГн из 5 ампер по настройке фильтра пи [Cap – Choke – Cap]. Смещение было через потенциометр 100K вместе с резистором 1M.

    Следует проявлять осторожность при настройке потенциометра только до тех пор, пока половина постоянного тока проходит через резисторы нагрузки и полевой МОП-транзистор.

    2) Самый простой усилитель класса A

    IRF511 (Q1) подключен как самая простая схема аудиоусилителя класса A, как показано на рисунке ниже. При использовании нулевого смещения затвора Q1 действует аналогично переключателю, который находится в выключенном состоянии. В этом состоянии ток не течет от нагрузочного резистора R2. По сути, напряжение на Q1 и нагрузочном резисторе должно быть одинаковым для работы усилителей класса А.

    Потенциометр 100K (R3) вместе с фиксированным 1M (R1) составляют прямую регулируемую цепь смещения затвора. Если мы поместим вольтметр на сток Q1 и землю цепи, и мы точно настроим R3, чтобы получить показание счетчика, равное половине напряжения источника питания.

    Практически любой резистор можно использовать вместо R2 при условии, что максимальный ток и номинальная мощность полевого транзистора не превышаются. Сопротивление резистора от 22 до 100 Ом может быть хорошим выбором для тестирования.Если используется источник высокого тока, убедитесь, что вы используете подходящий радиатор для полевого транзистора.

    3) Усилитель класса A с использованием BJT

    В предыдущих параграфах мы узнали, как построить усилитель класса A с использованием MOSFET, теперь мы узнаем, как можно построить простую схему усилителя класса A, используя только биполярные транзисторы или BJT.

    Когда выходная мощность, гармоника, искажения и частотная характеристика не считаются критическими для усилителя, например, в небольших радиоприемниках, применение усилителя класса «А» становится благоприятным выбором.Схема, показанная ниже, использует всего 3 транзистора, способна усиливать с помощью выходного трансформатора и обеспечивает выходную мощность от 100 до 200 мВт. Он работает от батареи с напряжением всего 4,5 В.

    RV1 работает как регулятор громкости и подключается к каскаду усилителя через C1. Обсуждаемые ниже три этапа напрямую связаны. Базовое смещение Q1 реализуется резисторами R2 и R5. Резистор R1 и транзистор Q1 действуют как делитель потенциала смещения для базы Q2, и аналогично резистор R3 и транзистор Q2 выполняют функцию базы смещения для транзистора Q3.

    Резистор R2 и резистор R5 дополнительно работают как часть общей цепи отрицательной обратной связи, увеличивая частотную характеристику этой схемы усилителя BJT класса A, а также минимизируя ее искажения. Сделка между усилением и качеством определяется соответствующим выбором значений R6 и C3.

    C3 сконфигурирован как развязывающий конденсатор, а значение R6 можно найти путем экспериментов. (Наименьшее возможное значение R6 не должно быть ниже 22k).

    4) Схема усилителя мощности класса A

    Ключевым преимуществом усилителей класса A является то, что они работают без каких-либо кроссоверных искажений.Наряду с этим значительным преимуществом мы находим большой недостаток в постоянно горячих радиаторах и источниках питания большой мощности.

    Схема, показанная выше, имеет ряд хороших функций и способна обеспечить мощность 5 Вт настоящего звука класса A при нагрузке 8 Ом. Q1 и Q2 вместе с соединенными частями работают как первоклассный усилитель напряжения с обратной связью по переменному и постоянному току, подаваемой с коллектора Q2 через R6 на эмиттер Q1.

    Выходной каскад действительно включает Q6 и Q7, сконфигурированные как пара Дарлингтона эмиттерного повторителя.Эти транзисторы управляются микросхемой IC1, которая представляет собой операционный усилитель 741. Эти BJT также можно увидеть включенными в контур обратной связи 741-го. Эти три элемента вместе составляют почти идеальный выходной каскад с входным импедансом в несколько мегом и полосой пропускания от постоянного тока до более 100 кГц.

    Ток покоя обеспечивается источником постоянного тока, образованным транзисторами Q3, Q4, Q5, R9 и R10, которые определяют ток покоя в цепи. Использование источника постоянного тока в этой конструкции усилителя класса A надлежащим образом изолирует выходной каскад от колебаний и пульсаций в линии питания.

    Используя указанные значения частей, схема получает полосу пропускания от 10 Гц до 30 кГц -3 дБ с искажением намного ниже 0,1% непосредственно перед ограничением. Схема также предлагает входное сопротивление 1,5 МОм и чувствительность 180 мВ для полной выходной мощности.

    Транзисторы Q4 – Q7 должны быть присоединены к соответствующему радиатору, который может иметь размер 5 на 4 дюйма и должен быть ребристого типа. Эти радиаторы следует устанавливать вертикально и располагать таким образом, чтобы на них попадал достаточный воздушный поток.

    5) Еще одна схема усилителя хорошего класса

    Проблема схем усилителя класса A заключается в их пониженной эффективности по сравнению с каскадами класса B. С этой конкретной компоновкой и применением источника питания 44 В ток покоя будет около 960 мА.

    Выходная мощность около 15 Вт будет подаваться непосредственно на 8-омный громкоговоритель. Можно ожидать, что гармонические искажения будут ниже 0,1%.

    Входная чувствительность этой конструкции может составлять около 360 мВ по отношению к выходной мощности, это может быть около 15 Вт на динамик с сопротивлением 8 Ом.Входное сопротивление будет примерно 150 кОм.

    Для предусилителей с импедансом источника 1 кОм конденсатор C2 будет 6n8, для импеданса источника 2 кОм он, вероятно, будет 3n3. Этот усилитель класса A обеспечивает отличную защиту от короткого замыкания; если вы обнаружите короткое замыкание, он будет потреблять примерно 1,6 А.

    Потенциометр P10 используется для управления смещением выходного напряжения отсутствия сигнала на пересечении частей R18 / R19 (около 21 В).

    Каждый выходной транзистор (T6 и T7) должен быть установлен над большим радиатором, тепловое сопротивление не должно быть ниже 3.3 ° С / Вт; драйверные транзисторы T4 и T5 потребуют использования радиатора зажимного типа.

    6) Схема усилителя класса A 5 Вт

    Эта схема усилителя класса A выдает среднеквадратичное значение 5 Вт на нагрузке 8 Ом, однако для нее требуется питание от 22 до 24 В при 1 А. Это приводит к максимальной эффективности около 19%, что ниже 1/3 эффективности типичных конфигураций класса B.

    Q1 используется во входном каскаде с общим эмиттером и напрямую связан с выходным каскадом через буферный транзистор эмиттерного повторителя Q2.Последнее важно из-за довольно большого управляющего тока выходного каскада. Выходной транзистор Q5 используется в режиме общего эмиттера. Его коллекторная нагрузка создается Q3, Q4 и R7, и это источник постоянного тока. Последний фиксирует выходной ток схемы чуть ниже 1 А.

    Нагрузка генератора постоянного тока имеет более высокий КПД и линейность по сравнению с обычным нагрузочным резистором. На постоянном токе R3 обеспечивает почти 100-процентную отрицательную обратную связь с усилителем, в результате чего коэффициент усиления по напряжению равен единице.R1 и R2 смещают вход на 1⁄2 напряжения питания, что аналогичным образом смещает выход до желаемого уровня, равного 1⁄2 напряжения питания.

    На звуковых частотах R5 и C3 устраняют часть обратной связи, обеспечивая максимальную выходную чувствительность схемы около 380 мВ (среднеквадратичное значение). C1 и C5 включают блокировку постоянного тока на входе и выходе соответственно, а C2 и C4 помогают в стабильности. Q4 и Q5 нужно разместить на большом радиаторе.

    Конструкция с двумя наименьшими транзисторами

    Эта простая схема усилителя класса A с двумя транзисторами работает с использованием Tr1 в качестве каскада драйвера с общим эмиттером, сконфигурированного для непосредственного управления Tr2; выходной каскад с общим источником.R1 – R3 расположены для смещения цепи, чтобы гарантировать, что у нас есть ток покоя приблизительно 25 мА с помощью LS1 и Tr2. Входной сигнал изменяет этот ток по обе стороны от значения покоя, обеспечивая требуемую работу LSI громкоговорителя.

    Выходной ток колеблется от 0 до примерно 50 мА на пиковом выходе, и в результате типичное потребление тока остается постоянным на уровне 25 мА и не увеличивается при более высоких уровнях выходного сигнала, как в случае усилителя класса B.Выходная мощность этой схемы составляет около 23 мВт RMS, тем не менее, этого достаточно для нескольких приложений (крошечные радиоприемники, домофоны и т. Д.).
    Схема обеспечивает довольно приличное качество звука; Основным ограничением качества звука являются уровни искажений и ограниченная частотная характеристика используемого крошечного громкоговорителя с высоким сопротивлением. Входной сигнал составляет всего около 80 мВ RMS, чтобы иметь возможность генерировать оптимальный выходной сигнал, однако это значение можно до некоторой степени изменить, регулируя значение R5.

    Изменение значения R5 приводит к обратно пропорциональному изменению входной чувствительности схемы. В этой схеме не рекомендуется использовать громкоговоритель с низким импедансом, так как это может вызвать прохождение большого тока через Tr2 и громкоговоритель, что, скорее всего, приведет к выходу из строя одного из них или обоих.

    Улучшение вышеуказанной конструкции

    Вышеупомянутая схема имеет незначительный недостаток из-за наличия длительного тока в громкоговорителе, из-за которого диффузор никогда не перемещается назад и вперед вокруг своего обычного положения покоя, а постоянно смещается в одну сторону или в другую сторону. другой.В результате этого могут ухудшиться характеристики громкоговорителя.

    следующая улучшенная конструкция устраняет указанную выше проблему.

    Усилитель мощности OCL 35 Вт + 35 Вт стерео R1% Собранная электронная схема: FA659: Электроника


    В настоящее время недоступен.
    Мы не знаем, когда и появится ли этот товар в наличии.
    • Убедитесь, что это подходит введя номер вашей модели.
    • Эта схема является основной схемой усилителя с входной чувствительностью 1 В. и входное сопротивление 15K, с дополнительным типом цепи класса AB.
    • Его можно использовать для цепи управления супертонусом.
    • Источник питания: двойной 35 В постоянного тока.
    • Размеры печатной платы: 4,9 дюйма X 2,4 дюйма
    • *** Примечание Источник питания, трансформатор и динамики не включены в этот список. ***
    › См. Дополнительные сведения о продукте

    Избегайте общих проблем при разработке схем усилителя

    Введение

    Современные операционные усилители (операционные усилители) и инструментальные усилители (входные усилители) предоставляют разработчикам большие преимущества по сравнению со сборками из дискретных полупроводников.Было опубликовано очень много умных, полезных и заманчивых схемотехнических приложений. Но слишком часто, когда кто-то спешит собрать схему, упускается из виду какая-то очень важная проблема, которая приводит к тому, что схема работает не так, как ожидалось, или, возможно, вообще не работает. В этой статье мы обсудим несколько наиболее распространенных проблем приложений и предложим практические решения.

    Отсутствует обратный путь тока смещения постоянного тока при подключении по переменному току

    Одна из наиболее часто встречающихся прикладных проблем – это невозможность обеспечить обратный путь постоянного тока для тока смещения в схемах операционных усилителей или инструментальных усилителей со связью по переменному току.На рисунке 1 конденсатор соединен последовательно с неинвертирующим (+) входом операционного усилителя, чтобы связать его по переменному току, что является простым способом блокировки постоянного напряжения, связанного с входным напряжением (V IN ). Это должно быть особенно полезно в приложениях с высоким коэффициентом усиления, где даже небольшое постоянное напряжение на входе усилителя может ограничить динамический диапазон или даже привести к выходному насыщению. Однако емкостная связь с входом с высоким импедансом без обеспечения пути постоянного тока для тока, протекающего по входу +, приведет к проблемам!

    Рисунок 1.Неисправная схема операционного усилителя со связью по переменному току.

    На самом деле происходит то, что входные токи смещения протекают через конденсатор связи, заряжая его до тех пор, пока не будет превышено номинальное синфазное напряжение входной цепи усилителя или выход не будет доведен до предельных значений. В зависимости от полярности входного тока смещения конденсатор будет заряжаться вверх по направлению к положительному напряжению питания или вниз по направлению к отрицательному напряжению питания. Напряжение смещения усиливается коэффициентом усиления по постоянному току с обратной связью.

    Этот процесс может занять много времени. Например, усилитель с входом полевого транзистора (FET), имеющий ток смещения 1 пА, связанный через конденсатор емкостью 0,1 мкФ, будет иметь скорость зарядки I / C 10 –12 / 10 –7 = 10 мкВ / с или 600 мкВ в минуту. Если усиление равно 100, выходной сигнал будет дрейфовать со скоростью 0,06 В в минуту. Таким образом, случайный лабораторный тест (с использованием осциллографа с переменным током) может не выявить эту проблему, и схема выйдет из строя только через несколько часов. Очевидно, что очень важно вообще избежать этой проблемы.

    Рис. 2. Правильный метод подключения по переменному току входа операционного усилителя для работы с двумя источниками питания.

    На рисунке 2 показано простое решение этой очень распространенной проблемы. Здесь резистор подключен между входом операционного усилителя и землей, чтобы обеспечить путь для входного тока смещения. Чтобы минимизировать напряжения смещения, вызванные входными токами смещения, которые отслеживают друг друга при использовании биполярных операционных усилителей, R1 обычно устанавливается равным параллельной комбинации R2 и R3.

    Обратите внимание, однако, что этот резистор всегда будет вносить некоторый шум в схему, поэтому будет компромисс между входным импедансом схемы, размером необходимого входного конденсатора связи и шумом Джонсона, добавляемым резистором.Типичные значения резистора обычно находятся в диапазоне от примерно 100 000 Ом до 1 МОм.

    Аналогичная проблема может возникнуть в цепи инструментального усилителя. На рисунке 3 показаны схемы усилителя, которые связаны по переменному току с использованием двух конденсаторов, без обеспечения обратного пути входного тока смещения. Эта проблема характерна для схем инструментальных усилителей, в которых используются как сдвоенные (рис. 3а), так и одиночные (рис. 3b) источники питания.

    Рисунок 3. Примеры нефункциональных схем на усилителе со связью по переменному току.

    Проблема также может возникнуть с трансформаторной связью, как показано на рисунке 4, если во вторичной цепи трансформатора не предусмотрен обратный путь постоянного тока на землю.

    Рис. 4. Нефункциональная схема усилителя с трансформаторной связью.

    Простые решения для этих схем показаны на рисунках 5 и 6. Здесь между каждым входом и землей добавлено высокое сопротивление (R A , R B ). Это простое и практичное решение для схем с двойным питанием в усилителе.

    Рис. 5. Резистор высокого номинала между каждым входом и общим проводом обеспечивает необходимый обратный путь тока смещения. а. Двойное питание. б. Разовая поставка.

    Резисторы обеспечивают разрядный тракт для входных токов смещения.В примере с двойным питанием на Рисунке 5а оба входа теперь связаны с землей. В примере с однополярным питанием 5b входы могут быть связаны либо с землей (V CM привязан к земле), либо с напряжением смещения, обычно равным половине максимального диапазона входного напряжения.

    Тот же принцип можно использовать для входов с трансформаторной связью (рис. 6), если только вторичная обмотка трансформатора не имеет центрального отвода, который можно заземлить или подключить к V CM .

    В этих схемах будет небольшая ошибка напряжения смещения из-за несоответствия между резисторами и / или входными токами смещения.Чтобы свести к минимуму такие ошибки, третий резистор, примерно 1 / 10 th их номинал (но все еще большой по сравнению с сопротивлением дифференциального источника), может быть подключен между двумя входами усилителя (таким образом соединяя оба резистора). .

    Рисунок 6. Правильный метод подключения входа трансформатора к усилителю.

    Подача эталонных напряжений для усилителей, операционных усилителей и АЦП

    На рисунке 7 показана схема с однополярным питанием, в которой входной усилитель управляет несимметричным аналого-цифровым преобразователем (АЦП).Опорный сигнал усилителя обеспечивает напряжение смещения, соответствующее нулевому дифференциальному входу, а опорный сигнал АЦП обеспечивает масштабный коэффициент. Для уменьшения внеполосного шума между выходом усилителя и входом АЦП часто используется простой RC-фильтр нижних частот сглаживания. Часто у разработчиков возникает соблазн использовать простые подходы, такие как резистивные делители, для подачи опорных напряжений входного усилителя и АЦП. Это может привести к ошибкам в некоторых усилителях.

    Рис. 7. Входной усилитель управляет АЦП по типичной схеме с однополярным питанием.

    Правильное обеспечение опорного напряжения In-Amp

    Распространено предположение, что клемма опорного входа усилителя имеет высокий импеданс, поскольку это вход. Таким образом, у разработчика может возникнуть соблазн подключить источник с высоким импедансом, такой как резистивный делитель, к опорному выводу усилителя. Это может привести к серьезным ошибкам с некоторыми типами инструментальных усилителей (рисунок 8).

    Рисунок 8. Неправильное использование простого делителя напряжения для непосредственного управления опорным выводом инструментального усилителя с 3 ОУ.

    Например, популярная конфигурация встроенного усилителя использует три операционных усилителя, подключенных, как указано выше. Общий коэффициент усиления сигнала

    Коэффициент усиления для опорного входа (при низком сопротивлении) равен единице. Однако в показанном случае опорный вывод входного усилителя напрямую подключен к простому делителю напряжения. Это нарушает баланс симметрии схемы вычитателя и коэффициента деления делителя напряжения. Это уменьшит подавление синфазного сигнала усилителя и его точность усиления. Однако, если R4 доступен, так что его значение сопротивления может быть уменьшено на величину, равную сопротивлению, если смотреть назад на параллельные выводы делителя напряжения (здесь 50 кОм), схема будет вести себя как источник напряжения с низким импедансом. равное (в этом примере) половине напряжения питания было приложено к исходному значению R4, и точность вычитателя будет сохранена.

    Этот подход нельзя использовать, если усилитель предоставляется в виде закрытого одиночного корпуса (ИС). Еще одно соображение заключается в том, что температурные коэффициенты резисторов в делителе напряжения должны соответствовать температурным коэффициентам R4 и других резисторов в вычитателе. Наконец, этот подход исключает возможность регулировки эталона. Если, с другой стороны, попытаться использовать резисторы малых номиналов в делителе напряжения, чтобы сделать добавленное сопротивление незначительным, это увеличит потребление тока блоком питания и увеличит рассеивание цепи.В любом случае такая «грубая сила» – не лучший дизайнерский подход.

    На рисунке 9 показано лучшее решение, использующее маломощный буфер операционного усилителя между делителем напряжения и опорным входом усилителя. Это устраняет проблемы согласования импеданса и отслеживания температуры и позволяет легко регулировать опорный сигнал.

    Рис. 9. Подключение опорного вывода усилителя к низкоомному выходу операционного усилителя.

    Сохранение отклонения источника питания (PSR), когда усилители привязаны к шине питания с использованием делителей напряжения

    Часто упускается из виду, что любой шум, переходные процессы или дрейф напряжения источника питания, V S , подаваемый через вход опорного сигнала, будет добавляться непосредственно к выходу, ослабленный только коэффициентом делителя.Практические решения включают шунтирование и фильтрацию и, возможно, даже создание опорного напряжения с помощью прецизионной опорной ИС, такой как ADR121, вместо отвода V S .

    Это соображение важно при проектировании схем как с входными, так и с операционными усилителями. Методы подавления источника питания используются для изоляции усилителя от гула, шума и любых переходных изменений напряжения, присутствующих на шинах питания. Это важно, потому что многие реальные цепи содержат, подключаются или существуют в средах, которые предлагают неидеальное напряжение питания.Кроме того, сигналы переменного тока, присутствующие в линиях питания, могут подаваться обратно в схему, усиливаться и при определенных условиях стимулировать паразитные колебания.

    Современные операционные усилители и входные усилители, как часть их конструкции, обеспечивают существенное подавление низкочастотного источника питания. Это то, что большинство инженеров считают само собой разумеющимся. Многие современные операционные усилители и усилители имеют характеристики PSR от 80 дБ до более 100 дБ, что снижает влияние колебаний источника питания от 10 000 до 100 000 раз. Даже довольно скромные характеристики PSR в 40 дБ изолируют колебания питания от усилителя в 100 раз.Тем не менее, высокочастотные байпасные конденсаторы (например, те, что показаны на рисунках 1–7) всегда желательны и часто необходимы. Кроме того, когда разработчики используют простой резистивный делитель на шине питания и буфер операционного усилителя для подачи опорного напряжения для входного усилителя, любые изменения напряжения источника питания проходят через эту схему с небольшим затуханием и добавляются непосредственно к выходной уровень входного усилителя. Таким образом, если не предусмотрена фильтрация нижних частот, обычно отличный PSR IC теряется.

    На рисунке 10 к делителю напряжения добавлен большой конденсатор, чтобы отфильтровать его выходной сигнал от колебаний источника питания и сохранить PSR. Полюс –3 дБ этого фильтра устанавливается параллельной комбинацией R1 / R2 и конденсатора C1. Полюс должен быть установлен примерно в 10 раз ниже самой низкой частоты беспокойства.

    Рисунок 10. Разделение опорной цепи для сохранения PSR.

    Показанные значения «поваренной книги» обеспечивают полюсную частоту –3 дБ примерно 0,03 Гц. Маленький (0.01 мкФ) через R3 минимизирует шум резистора.

    Для зарядки фильтра потребуется время. Используя значения из поваренной книги, время нарастания на входе опорного сигнала составляет несколько постоянных времени (где T = R 3 C f = 5 с), или примерно от 10 до 15 секунд.

    Схема на рисунке 11 предлагает дальнейшее уточнение. Здесь буфер операционного усилителя работает как активный фильтр, что позволяет использовать конденсаторы гораздо меньшего размера для такой же степени развязки источника питания.Кроме того, активный фильтр может быть спроектирован так, чтобы обеспечить более высокую добротность и, следовательно, более быстрое время включения.

    Рисунок 11. Буфер операционного усилителя, подключенный как активный фильтр, управляет опорным выводом входного усилителя.

    Результаты испытаний: с показанными значениями компонентов и поданным напряжением 12 В на входной усилитель подавалось отфильтрованное опорное напряжение 6 В. Для модуляции источника питания 12 В использовалась синусоидальная волна с размахом 1 В разной частоты, при этом коэффициент усиления в усилителе был установлен на единицу. В этих условиях при уменьшении частоты сигнал переменного тока не был виден на осциллографе, при VREF или на выходе усилителя примерно до 8 Гц.Измеренный диапазон питания для этой схемы составлял от 4 В до более 25 В с входным сигналом низкого уровня, подаваемым на усилитель. Время включения схемы составило примерно 2 секунды.

    Развязка цепей ОУ с однополярным питанием

    Наконец, схемы операционного усилителя с однополярным питанием требуют смещения входного синфазного уровня для обработки положительных и отрицательных колебаний сигналов переменного тока. Когда это смещение обеспечивается от шины питания с использованием делителей напряжения, требуется соответствующая развязка для сохранения PSR.

    Распространенной и неправильной практикой является использование резистивного делителя 100 кОм / 100 кОм с байпасным конденсатором 0,1 мкФ для подачи напряжения V S /2 на неинвертирующий вывод операционного усилителя. При использовании этих значений развязка источника питания часто оказывается недостаточной, так как полюсная частота составляет всего 32 Гц. Нестабильность цепи («мотор-лодка») часто возникает, особенно при возбуждении индуктивных нагрузок.

    На рисунке 12 (неинвертирующий) и рисунок 13 (инвертирующий) показаны схемы для выполнения развязанного смещения V S /2 для достижения наилучших результатов.В обоих случаях смещение обеспечивается на неинвертирующем входе, обратная связь заставляет инвертирующий вход принимать такое же смещение, а единичное усиление постоянного тока также смещает выход до того же напряжения. Конденсатор связи C1 понижает усиление низких частот до единицы от BW3.

    Рис. 12. Схема неинвертирующего усилителя с однополярным питанием, показывающая правильную развязку источника питания. Усиление средней полосы = 1 + R2 / R1.

    Хорошее практическое правило при использовании делителя напряжения 100 кОм / 100 кОм, как показано, – использовать значение C2 не менее 10 мкФ для 0.Спад 3 Гц –3 дБ. Значение 100 мкФ (полюс 0,03 Гц) должно быть достаточным практически для всех цепей.

    Рисунок 13. Правильная развязка для схемы инвертирующего усилителя с однополярным питанием. Усиление средней полосы = –R2 / R1.

    Схема 2-каскадного усилителя на транзисторах

    Gadgetronicx> Электроника> Принципиальные и электрические схемы> Схемы усилителя> Схема 2-каскадного усилителя на транзисторах